173

Tepelneacute siacutetě

- hydraulickeacute vyacutepočty

varianty

volba teplonosneacute laacutetky

naacutevrh světlosti potrubiacute

tlakoveacute ztraacutety

tlakovyacute diagram siacutetě

273

Tepelnaacute siacuteť

potrubniacute soustava

doprava tepla prostřednictviacutem teplonosneacute laacutetky

ze zdroje ke spotřebičům

v potřebneacutem množstviacute (průtok)

v požadovaneacutem stavu (teplota tlak)

zdrojtepla

ztraacutety

ZTQamp

tzQampodběrtepla

PQamp

373

Druhy siacutetiacute - jednotrubkoveacute

teplonosnaacute laacutetka se nevraciacute do zdroje

parniacute rozvody bez vraceniacute kondenzaacutetu

technologickeacute procesy

nejnižšiacute investičniacute naacuteklady

473

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

staacutelyacute oběh teplonosneacute laacutetky mezi zdrojem a spotřebičem

přiacutevodniacute a vratneacute potrubiacute

voda obě potrubiacute majiacute stejnyacute průměr obě tepelně izolovaacutena

paacutera kondenzaacutetniacute cca polovičniacute až 13 průměr neizoluje se

parniacute se izoluje

573

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

vodniacute siacuteť

parniacute siacuteť

673

Druhy siacutetiacute

třiacutetrubkoveacute

pokud je dodaacutevka tepla ve dvou teplotniacutech uacuterovniacutech tlakovyacutech uacuterovniacutech zpravidla se nevyskytuje

maacute-li jeden druh spotřebiče značně odlišnou spotřebu tepla např sezoacutenniacute provoz ndash problematickeacute z hlediska investice (niacutezkeacute využitiacute)

773

Tepelnaacute siacuteť

uzavřenaacute siacuteť

teplonosnaacute laacutetka obiacutehaacute ve staacuteleacutem množstviacute odevzdaacutevaacute teplo pro nepřiacutemeacute využitiacute

teplovodniacute (přiacutevodniacute vratnaacute větev) parniacute (parniacute potrubiacute kondenzaacutetniacute potrubiacute)

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

273

Tepelnaacute siacuteť

potrubniacute soustava

doprava tepla prostřednictviacutem teplonosneacute laacutetky

ze zdroje ke spotřebičům

v potřebneacutem množstviacute (průtok)

v požadovaneacutem stavu (teplota tlak)

zdrojtepla

ztraacutety

ZTQamp

tzQampodběrtepla

PQamp

373

Druhy siacutetiacute - jednotrubkoveacute

teplonosnaacute laacutetka se nevraciacute do zdroje

parniacute rozvody bez vraceniacute kondenzaacutetu

technologickeacute procesy

nejnižšiacute investičniacute naacuteklady

473

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

staacutelyacute oběh teplonosneacute laacutetky mezi zdrojem a spotřebičem

přiacutevodniacute a vratneacute potrubiacute

voda obě potrubiacute majiacute stejnyacute průměr obě tepelně izolovaacutena

paacutera kondenzaacutetniacute cca polovičniacute až 13 průměr neizoluje se

parniacute se izoluje

573

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

vodniacute siacuteť

parniacute siacuteť

673

Druhy siacutetiacute

třiacutetrubkoveacute

pokud je dodaacutevka tepla ve dvou teplotniacutech uacuterovniacutech tlakovyacutech uacuterovniacutech zpravidla se nevyskytuje

maacute-li jeden druh spotřebiče značně odlišnou spotřebu tepla např sezoacutenniacute provoz ndash problematickeacute z hlediska investice (niacutezkeacute využitiacute)

773

Tepelnaacute siacuteť

uzavřenaacute siacuteť

teplonosnaacute laacutetka obiacutehaacute ve staacuteleacutem množstviacute odevzdaacutevaacute teplo pro nepřiacutemeacute využitiacute

teplovodniacute (přiacutevodniacute vratnaacute větev) parniacute (parniacute potrubiacute kondenzaacutetniacute potrubiacute)

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

373

Druhy siacutetiacute - jednotrubkoveacute

teplonosnaacute laacutetka se nevraciacute do zdroje

parniacute rozvody bez vraceniacute kondenzaacutetu

technologickeacute procesy

nejnižšiacute investičniacute naacuteklady

473

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

staacutelyacute oběh teplonosneacute laacutetky mezi zdrojem a spotřebičem

přiacutevodniacute a vratneacute potrubiacute

voda obě potrubiacute majiacute stejnyacute průměr obě tepelně izolovaacutena

paacutera kondenzaacutetniacute cca polovičniacute až 13 průměr neizoluje se

parniacute se izoluje

573

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

vodniacute siacuteť

parniacute siacuteť

673

Druhy siacutetiacute

třiacutetrubkoveacute

pokud je dodaacutevka tepla ve dvou teplotniacutech uacuterovniacutech tlakovyacutech uacuterovniacutech zpravidla se nevyskytuje

maacute-li jeden druh spotřebiče značně odlišnou spotřebu tepla např sezoacutenniacute provoz ndash problematickeacute z hlediska investice (niacutezkeacute využitiacute)

773

Tepelnaacute siacuteť

uzavřenaacute siacuteť

teplonosnaacute laacutetka obiacutehaacute ve staacuteleacutem množstviacute odevzdaacutevaacute teplo pro nepřiacutemeacute využitiacute

teplovodniacute (přiacutevodniacute vratnaacute větev) parniacute (parniacute potrubiacute kondenzaacutetniacute potrubiacute)

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

473

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

staacutelyacute oběh teplonosneacute laacutetky mezi zdrojem a spotřebičem

přiacutevodniacute a vratneacute potrubiacute

voda obě potrubiacute majiacute stejnyacute průměr obě tepelně izolovaacutena

paacutera kondenzaacutetniacute cca polovičniacute až 13 průměr neizoluje se

parniacute se izoluje

573

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

vodniacute siacuteť

parniacute siacuteť

673

Druhy siacutetiacute

třiacutetrubkoveacute

pokud je dodaacutevka tepla ve dvou teplotniacutech uacuterovniacutech tlakovyacutech uacuterovniacutech zpravidla se nevyskytuje

maacute-li jeden druh spotřebiče značně odlišnou spotřebu tepla např sezoacutenniacute provoz ndash problematickeacute z hlediska investice (niacutezkeacute využitiacute)

773

Tepelnaacute siacuteť

uzavřenaacute siacuteť

teplonosnaacute laacutetka obiacutehaacute ve staacuteleacutem množstviacute odevzdaacutevaacute teplo pro nepřiacutemeacute využitiacute

teplovodniacute (přiacutevodniacute vratnaacute větev) parniacute (parniacute potrubiacute kondenzaacutetniacute potrubiacute)

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

573

Druhy siacutetiacute - dvojtrubkoveacute

vodniacute siacuteť

parniacute siacuteť

673

Druhy siacutetiacute

třiacutetrubkoveacute

pokud je dodaacutevka tepla ve dvou teplotniacutech uacuterovniacutech tlakovyacutech uacuterovniacutech zpravidla se nevyskytuje

maacute-li jeden druh spotřebiče značně odlišnou spotřebu tepla např sezoacutenniacute provoz ndash problematickeacute z hlediska investice (niacutezkeacute využitiacute)

773

Tepelnaacute siacuteť

uzavřenaacute siacuteť

teplonosnaacute laacutetka obiacutehaacute ve staacuteleacutem množstviacute odevzdaacutevaacute teplo pro nepřiacutemeacute využitiacute

teplovodniacute (přiacutevodniacute vratnaacute větev) parniacute (parniacute potrubiacute kondenzaacutetniacute potrubiacute)

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

673

Druhy siacutetiacute

třiacutetrubkoveacute

pokud je dodaacutevka tepla ve dvou teplotniacutech uacuterovniacutech tlakovyacutech uacuterovniacutech zpravidla se nevyskytuje

maacute-li jeden druh spotřebiče značně odlišnou spotřebu tepla např sezoacutenniacute provoz ndash problematickeacute z hlediska investice (niacutezkeacute využitiacute)

773

Tepelnaacute siacuteť

uzavřenaacute siacuteť

teplonosnaacute laacutetka obiacutehaacute ve staacuteleacutem množstviacute odevzdaacutevaacute teplo pro nepřiacutemeacute využitiacute

teplovodniacute (přiacutevodniacute vratnaacute větev) parniacute (parniacute potrubiacute kondenzaacutetniacute potrubiacute)

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

773

Tepelnaacute siacuteť

uzavřenaacute siacuteť

teplonosnaacute laacutetka obiacutehaacute ve staacuteleacutem množstviacute odevzdaacutevaacute teplo pro nepřiacutemeacute využitiacute

teplovodniacute (přiacutevodniacute vratnaacute větev) parniacute (parniacute potrubiacute kondenzaacutetniacute potrubiacute)

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

873

Tepelnaacute siacuteť

otevřenaacute siacuteť

počiacutetaacute se s odběrem teplonosneacute laacutetky z tepelneacute siacutetě odběrateli pro přiacutemeacute použitiacute Teplonosnaacute laacutetka se z předaacutevaciacutech stanic se

vraciacute čaacutestečně (teplaacute voda cirkulace paacutera s odběrem kondenzaacutet)

nevraciacute (paacutera)

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

973

Tepelnaacute siacuteť

paprskovitaacute siacuteť

radiaacutelniacute

ze zdroje tepla vychaacuteziacute jeden nebo viacutece napaacuteječů

větvoviteacute děleniacute k předaacutevaciacutem staniciacutem

vhodnaacute pro většiacute zaacutesobovanaacute uacutezemiacute

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1073

Tepelnaacute siacuteť

okružniacute siacuteť

okruhovaacute

modifikace paprskoviteacute se vzaacutejemně propojenyacutemi napaacuteječi

vhodnaacute pro kompaktniacute zaacutestavbu

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1173

Tepelnaacute siacuteť

mřiacutežovaacute siacuteť

vzaacutejemně spojeneacute okruhy umiacutestěneacute vedle sebe

v zaacutesobovaacuteniacute teplem se nevyskytuje

vhodnaacute pro plynovody vodovody apod

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1273

Tepelnaacute siacuteť

nadzemniacute

na vysokyacutech sloupech

neužiacutevaacute se investičně naacuteročneacute

v přiacutepadě přechodu vodniacutech toků silnic železnic ndash potrubniacute mosty

využitiacute staacutevajiacuteciacutech staveb mostů laacutevek

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1373

Tepelnaacute siacuteť - nadzemniacute

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1473

Tepelnaacute siacuteť

pozemniacute

investičně nejlevnějšiacute

uloženeacute v zemi

o 50 dražšiacute než pozemniacute

v městskyacutech oblastech zcela nezbytneacute

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1573

Tepelnaacute siacuteť - pozemniacute

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1673

Provedeniacute

kanaacuteloveacute

vedeniacute v železobetonovyacutech prefabrikovanyacutech diacutelciacutech (L U desky)

použitiacute vlaacutekniteacute izolace

investičně naacuteročneacute

kanaacutely průchoziacute (vyacuteška 210 cm šiacuteřka průchodu 60 cm)kolektory (kombinace s elektrickyacutem vedeniacutem voda atd)

průlezneacute

neprůlezneacute

drenaacutež odvodněniacute

stareacute rozvodyžlabovyacute kanaacutel přiacuteklopovyacute kanaacutel

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1773

Městskyacute kolektor

1 ndash horkovodniacute potrubiacute přiacutevodniacute

2 ndash horkovodniacute potrubiacute zpětneacute

3 ndash parovody

4 ndash kondenzaacutetniacute potrubiacute

5 ndash vodovod

6 ndash siloveacute kabely

7 ndash telefonniacute kabely

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1873

Městskyacute kolektor

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

1973

Provedeniacute

bezkanaacuteloveacute

potrubiacute v ochranneacute trubce s vypěněnou izolaciacute ndash dnes nejčastějšiacute

potrubiacute v tepelně-izolačniacute zaacutelivce

potrubiacute v hydrofobniacutem zaacutesypu

krytiacute 60 až 120 cm zeminy nad nejvyacuteše položenou čaacutestiacute kanaacutelu

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2073

Bezkanaacuteloveacute provedeniacute

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2173

Potrubiacute - předizolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel měď polypropylen (TV)

tepelnaacute izolace PUR pěna

chraacutenička plastovaacute trubka z HD-PE pozinkovanyacute plech SPIRO

max pracovniacute teplota 140 degC

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2273

Potrubiacute dodatečně izolovaneacute

materiaacutely

potrubiacute ocel

tepelnaacute izolace mineraacutelniacute vlna

chraacutenička oplechovaacuteniacute

nechraacuteněneacute v kanaacutelu

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2373

Uloženiacute potrubiacute

důvody

omezeniacute průhybu

deacutelkovaacute roztažnost

způsoby

volneacute ndash posuv v ose (axiaacutelniacute) posuv kolmo na osu (radiaacutelniacute) (vaacutelečkoveacute pro položeneacute pružinoveacute pro zavěšeneacute)

posuvneacute ndash v ose (kluzneacute uloženiacute)

pevneacute ndash bez posuvu pevneacute body (oceloveacute třmeny)

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2473

Uloženiacute potrubiacute - kluzneacute

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2573

Uloženiacute potrubiacute - zaacutevěsneacute

pružinoveacute vaacutelečkoveacute

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2673

Uloženiacute potrubiacute ndash posuvneacute vaacutelečkoveacute

zdroj Koňařiacutek ndash zaacutevěsovaacute technika

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2773

Teplonosnaacute laacutetka

požadovaneacute vlastnosti

levnaacute a snadno dostupnaacute ndash objemy v CZT jsou značneacute uacuteniky opravy

vysokaacute entalpie při danyacutech podmiacutenkaacutech ndash malaacute oběhovaacute množstviacute menšiacute průměry potrubiacute menšiacute potřeba dopravniacute energie

kapaliny paacutery s využitiacutem kondenzačniacuteho tepla

nevhodneacute plyny a přehřaacuteteacute paacutery

nekorozivniacute

chemickyacute staacuteleacute v rozsahu požadovanyacutech tlaků a teplot

nejedovateacute

možnost regulace přenaacutešeneacuteho tepelneacuteho vyacutekonu

dostupneacute voda vodniacute paacutera

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2873

Voda

vlastnosti

velkeacute měrneacute teplo

uacuteplnaacute chemickaacute stabilita do 200 degC

obsah mineraacutelů vaacutepenatyacutech a křemičityacutech soliacute plyn (O2 CO2)

nutnaacute chemickaacute uacuteprava a odplyněniacute

obvyklaacute rychlost prouděniacute 1 až 2 ms

oběhovaacute čerpadla

značneacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

2973

Vodniacute paacutera

vlastnosti

většiacute možnosti použitiacute v porovnaacuteniacute s vodou

dopravuje se vlastniacutem tlakem

velkyacute měrnyacute objem velmi maleacute statickeacute tlaky vlivem členitosti siacutetě

obvyklaacute rychlost prouděniacute v siacuteti 25 až 60 ms

teplota vracejiacuteciacuteho se kondenzaacutetu 60 až 80 degC

průměr vratneacuteho kondenzaacutetniacuteho potrubiacute = 12 až 13 průměru parniacuteho

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3073

Volba teplonosneacute laacutetky

teplovodniacute siacutetě t lt 110 degC (z vyacutetopen malyacutech teplaacuteren)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 4 MW 2 až 8 MW

deacutelka siacutetě 1 km 05 a 3 km

teplota přiacutevod 80 degC 70 až 90 degC

teplota vratnaacute 45 degC 40 až 60 degC

konstrukčniacute tlak 06 MPa 04 až 06 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě čtyřtrubkoveacute dvoutrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3173

Volba teplonosneacute laacutetky

horkovodniacute siacutetě t gt 110 degC (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 150 MW 50 až 300 MW

deacutelka siacutetě 25 km 5 a 80 km

teplota přiacutevod 130 degC 110 až 160 degC

teplota vratnaacute 60 degC 50 až 80 degC

konstrukčniacute tlak 16 MPa 16 až 25 MPa

druh odběratelů byty občanskaacute vybavenost průmysl

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute třiacutetrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3273

Volba teplonosneacute laacutetky

parniacute siacutetě (z elektraacuteren teplaacuteren vyacutetopen)

typickeacute hodnoty běžneacute

vyacutekon soustavy 70 MW 20 až 200 MW

deacutelka siacutetě 10 km 2 a 40 km

teplota přiacutevod 220 degC 180 až 240 degC

teplota vratnaacute 60 degC kondenzaacutet 40 až 70 degC

konstrukčniacute tlak 12 MPa 08 až 24 MPa

druh odběratelů průmysl byty občanskaacute vybavenost

provedeniacute siacutetě dvoutrubkoveacute jednotrubkoveacute

uloženiacute siacutetě podzemniacute nadzemniacute

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3373

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv centraacutelniacuteho zdroje tepla

paacutera nevhodnaacute pro teplaacuterny s parniacutemi turbiacutenami

vyacuteroba el energie tiacutem vyššiacute čiacutem nižšiacute je vyacutestupniacute tlak paacutery (vyššiacute expanze na turbiacuteně) pouze pro maleacute siacutetě

vliv tepelneacute siacutetě

paacutera je vhodnaacute do vyacuteškově členityacutech siacutetiacute maleacute statickeacute tlaky maleacute naacuteroky na dopravu teplonosneacute laacutetky

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3473

Volba teplonosneacute laacutetky

vliv spotřebičů

druh a stav laacutetky přiacutepadneacute odděleniacute vyacuteměniacuteky

parniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute nebo přes redukčniacute ventil

vodniacute spotřebiče přiacutemo napojeneacute vyhovujiacute-li tlak a teplota vody směšovaciacute čerpadla

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3573

Naacutevrhovyacute vyacutekon

uacuteseky se navrhujiacute se na přiacutepojnyacute tepelnyacute vyacutekon QP

přiacutepojnyacute vyacutekon uacuteseků předaacutevaciacutech stanic

rezerva ve vyacutekonu ndash předpoklaacutedanyacute růst siacutetě (10 let) připojovaacuteniacute spotřebitelů eliminace dodatečnyacutech naacutekladů

zahrnutiacute rezervy

zvětšeniacute průměru potrubiacute sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet v provozu

zvyacutešeniacute tepelnyacutech ztraacutet

zvyacutešeniacute investičniacutech naacutekladů

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3673

Naacutevrhovyacute průtok ndash vodniacute siacutetě

( )21 ww

Pzw

ttc

QkM

minussdot=

ampamp

tw1 teplota vody na vstupu do tepelneacute siacutetě

tw2 teplota vody na vyacutestupu ze spotřebičů = teplota ve vratneacutem potrubiacute

c měrnaacute tepelnaacute kapacita vody = 4187 J(kgK)

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 102)

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3773

Naacutevrhovyacute průtok ndash parniacute siacutetě

k

Pzp

hh

QkM

minussdot=

1

ampamp

h1 entalpie paacutery na vstupu do tepelneacute siacutetě

hk entalpie kondenzaacutetu na vyacutestupu ze spotřebičů určena teplotou kondenzaacutetu tk

kz součinitel ztraacutet v siacuteti (= 103)

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3873

Vyacutepočty tepelneacute siacutetě

potřeba tepla vyacutekonu

určeniacute zdroje tepla parametry teplonosneacute laacutetky

konfigurace tepelneacute siacutetě trasy umiacutestěniacute předaacutevaciacutech stanic

vyacuteškovyacute profil trasy spaacutedovaacuteniacute

rozmiacutestěniacute pevnyacutech bodů kompenzaacutetorů

naacutevrh průměrů potrubiacute

hydraulickyacute vyacutepočet ndash vyacutepočet tlakovyacutech ztraacutet

tlakovyacute diagram ndash průběh statickyacutech tlaků po deacutelce siacutetě

vyacutepočet tepelnyacutech ztraacutet a naacutevrh tloušťky tepelneacute izolace

pevnostniacute vyacutepočet

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

3973

Naacutevrh světlosti

A) z rovnice kontinuity

pro danyacute hmotnostniacute průtok na zaacutekladě zvoleneacute rychlosti w a předpoklaacutedaneacute hustoty ρ

nevypoviacutedaacute nic o tlakovyacutech poměrech v siacuteti orientačniacute naacutevrh

volba rychlosti podle směrnyacutech hodnot zkušenosti

B) z přiacutepustneacute tlakoveacute ztraacutety

hydraulickyacute vyacutepočet

kromě průtoku o světlosti rozhoduje geometrie siacutetě

deacutelka potrubiacute tvar potrubiacute drsnost potrubiacute vřazeneacute odpory

stanoveniacute ve 2 krociacutech předběžnyacute naacutevrh kontrola

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4073

Naacutevrh světlosti uacuteseku

z rovnice kontinuity

ρsdotsdot= wAMamphmotnostniacute průtok [kgs]

kde

A průřez potrubiacute [m2]

w rychlost prouděniacute [ms]

ρ hustota kapaliny paacutery pro středniacute teplotniacute podmiacutenky [kgm3]

kruhoveacute potrubiacute světlyacute průřez

2

4dA

π=

ρπ sdotsdotsdot=w

Md

amp4průměr potrubiacute [m]

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4173

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

průměrnaacute hodnota pro celou siacuteť

celkoveacute ročniacute naacuteklady na potrubiacute

ročniacute podiacutel pořizovaciacutech naacutekladů (investice životnost) včetně stavebniacutech uacuteprav tepelneacute izolace

ročniacute podiacutel vyacutedajů za generaacutelniacute opravy z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za obsluhu a uacutedržbu z ceny potrubiacute

ročniacute vyacutedaje za energii potřebnou k dopravě potrubiacutem

ročniacute vyacutedaje za tepelneacute ztraacutety potrubiacute do okoliacute

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4273

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

a) ročniacute podiacutel investice

b) obsluha a uacutedržba

c) ztraacutety tepla

d) čerpaciacute praacutece

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4373

Optimaacutelniacute ndash ekonomickaacute rychlost

vodniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost w = 05 až 2 ms

parniacute siacutetě

ekonomickaacute rychlost 10 až 40 (60) ms

menšiacute rychlosti se navrhujiacute v koncovyacutech uacuteseciacutech odbočkaacutech apod

většiacute rychlosti se navrhujiacute v napaacutejeciacutech potrubiacutech paacuteteřniacutech uacuteseciacutech rozvodu

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4473

Hydraulickyacute vyacutepočet

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

druh prouděniacute laminaacuterniacute turbulentniacute

Reynoldsovo čiacuteslo Re

drsnost potrubiacute k (turbulentniacute oblast)

součinitel třeciacute ztraacutety λ (DrsquoArcy-Weisbach)

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

miacutestniacute odpory ndash kolena odbočky kompenzaacutetory kohouty

součinitel miacutestniacute ztraacutety ξ

νdw sdot=Re

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4573

Moodyho diagram ndash součinitel třeciacute ztraacutety

laminaacuterniacute kritickaacute

přechodovaacute turbulentniacute

turbulentniacute

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4673

Třeciacute ztraacuteta

laminaacuterniacute prouděniacute (Re lt 2320)

hyperbolickaacute zaacutevislost třeciacuteho součinitele na Re

nezaacutevislyacute na drsnosti potrubiacute

Re

64=λ [Hagen-Poiseuille]

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4773

Třeciacute ztraacuteta

kritickaacute oblast (2320 lt Re lt 5000)

nestabilniacute oblast oblast nejistoty pulsujiacuteciacute prouděniacute

hranice oblasti neniacute zřetelnaacute pro Re gt 5000 již ustaacuteleneacute prouděniacute

vyacutepočet třeciacute ztraacutety vztahem pro turbulentniacute oblast - většiacute hodnota(na straně bezpečnosti)

nelze doporučit interpolaci z vypočtenyacutech součinitelů třeniacute na hraniciacutech oblasti

doporučeno vyhnout se naacutevrhem kritickeacute oblasti

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4873

Třeciacute ztraacuteta

přechodoveacute turbulentniacute prouděniacute (5000 lt Re lt 3500 r)

zaacutevislost třeciacute ztraacutety na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = d k a Re

iteračniacute vztah podle Colebrooka explicitně podle Moodyho

sdot+sdotminus=

d

k

70653Re

52262log2

1

λλ[Colebrook-White]

+times+=

3

16

4

Re

10102100550

d

kλ [Moody Regt4000]

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

4973

Třeciacute ztraacuteta

vyvinuteacute turbulentniacute prouděniacute (3500 r lt Re)

automodelniacute oblast třeciacute ztraacuteta nezaacutevisiacute na Re

zaacutevisiacute pouze na poměrneacute drsnosti potrubiacute r = k d

2

log213871

1

sdotminus=

d

kλ [Nikuradze 1933]

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5073

Drsnost potrubiacute

středniacute drsnost εεεε středniacute vyacuteška nerovnostiacute vnitřniacuteho povrchu stěny trubky

jejiacute zjištěniacute je obtiacutežneacute v běžnyacutech podmiacutenkaacutech nemožneacute vyacuterobce nesděluje zaacutevisiacute na přiacuteliš mnoha faktorech různaacute u stejnyacutech trubek

ekvivalentniacute drsnost k

určovaacutena nepřiacutemo ndash měřeniacute tlakoveacute ztraacutety a porovnaacuteniacutem s etalonem

etalon podle Nikuradzeho stupnice zrn monodisperzniacuteho piacutesku

etalonem je hladkaacute trubka s nalepenyacutemi zrny o velikosti k

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5173

Drsnost potrubiacute

oceloveacute trubky (v literatuře)

taženeacute (noveacute) k = 001 až 005 mm

vaacutelcovaneacute (noveacute) k = 004 až 010 mm

svařovaneacute (noveacute) k = 005 až 010 mm

s miacuterně orezavělyacutem povrchem k = 015 až 020 mm

orezavěleacute se slabyacutem naacutenosem k = 015 až 050 mm

se silnějšiacutemi inkrustacemi k = až 15 mm a viacutece

noveacute potrubiacute k = 01 mm

delšiacute dobu provozovaneacute k = 02 až 03 mm

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5273

Drsnost potrubiacute

hydraulicky hladkeacute trubky k = 0 000

měděneacute ndash podle obecneacuteho Blasiova vztahu

plastoveacute (polyetylenoveacute novoduroveacute trubky)

opticky hladkeacute ale nechovajiacute se tak v přechodoveacute oblasti vyššiacute ztraacutety než podle Blasiova vztahu

působeniacute rozdiacutelneacuteho povrchoveacuteho napětiacute oproti ocelovyacutem

250Re

31640=λ

30

0680

Re7380

d=λ do Re = 2 x 105 [ČVUT]

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5373

Tlakovaacute ztraacuteta

tlakovaacute ztraacuteta třeniacutem

ρλλ 2

2w

d

Lp =∆

tlakovaacute ztraacuteta miacutestniacutemi odpory

=∆ ρξξ 2

2wp

=λ

ξξd

Lekvivalentniacute deacutelka vřazenyacutech odporů

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5473

Tlakovaacute ztraacuteta

celkovaacute tlakovaacute ztraacuteta

( ) ( ) 25

2

81102

Md

LLw

d

LLp amp

sdot+sdot

=+

=∆ρ

λρλ ξξ

λ

stanoveniacute průměru potrubiacute podle předepsaneacute tlakoveacute ztraacutety

( )5 28110

Mp

LLd amp

∆sdot+sdotsdot

=ρλ ξ

pro určeniacute λλλλ a Lξξξξ je nutneacute znaacutet průměr d

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5573

Naacutevrh světlosti uacuteseku

součinitel třeniacute se v 1 kroku odhadne λ λ λ λ = 002

podiacutel vřazenyacutech odporů se odhadne

daacutelkovaacute potrubiacute s osovyacutemi kompenzaacutetory Lξ = (010 až 015) L

členiteacute rozvody a napaacuteječe s U-kompenzaacutetory Lξ = (02 až 10) L

vypočtenyacute průměr d se zaokrouhliacute vybere se nejbližšiacute vyššiacute

kontrola tlakoveacute ztraacutety podrobnějšiacute vyacutepočet

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5673

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery tenzidy vlaacutekna

přidaacuteniacutem laacutetek se změniacute vlastnosti kapalin

kapalina s přiacuteměsiacute se nechovaacute jako Newtonskaacute kapalina

musiacute byacutet rozpustneacute ve vodě nepatrnaacute koncentrace

pro prouděniacute s vysokyacutemi Re

dlouheacute uacuteseky potrubiacute ndash daacutelkoveacute rozvody malyacute podiacutel miacutestniacutech odporů

potenciaacutel až 70 sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

součinitel třeniacute = f (koncentrace d)

tendence zachycovaacuteniacute na povrchu

sniacuteženiacute přestupu tepla ve stejneacutem poměru jako sniacuteženiacute třeniacute

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5773

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

polymery

viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny = nižšiacute třeniacute než u Newtonskeacute kapaliny

dlouheacute molekuly narušujiacute mezniacute vrstvu turbulentniacute viacutery

naacutechylneacute na nevratnou degradaci schopnosti snižovat třeciacute ztraacutety při provozu s čerpadly ndash zpřetrhaacuteniacute molekul polymeru ve vřazenyacutech odporech čerpadlech = ztraacuteta vlastnostiacute směsi

mechanickaacute a tepelnaacute degradace - dominantniacute při vysokyacutech teplotaacutech

nevhodneacute pro cirkulačniacute a složiteacute soustavy

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5873

Přiacuteměsi pro sniacuteženiacute tlakoveacute ztraacutety

tenzidy surfaktanty

snižujiacute povrchoveacute napětiacute kapaliny

tvorba micel molekulovyacutech shluků ktereacute působiacute podobně na viskoelastickeacute chovaacuteniacute kapaliny a sniacuteženiacute třeciacute ztraacutety jako v přiacutepadě polymerů

dočasnaacute degradace vlastnosti se po průchodu čerpadlem obnovujiacute řaacutedově v sekundaacutech

velice vhodneacute pro cirkulačniacute soustavy daacutelkoveacute vytaacutepěniacute a chlazeniacute s čerpadly

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

5973

Sniacuteženiacute tlakovyacutech ztraacutet

5 kPa

13 kPa

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6073

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

vřazeneacute odpory

kolena

zuacuteženiacute rozšiacuteřeniacute

odbočky spojky

kompenzaacutetory

typ U ndash vysokyacute odpor

osovyacute ndash vysokeacute namaacutehaacuteniacute

armatury

vyacuteměniacuteky

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6173

Armatury

ručniacute ventily

ventily s převodovkou DN150 až DN 250

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6273

Miacutestniacute tlakoveacute ztraacutety

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6373

Armatury

klapka

PN25

260 degC

těsnost

trvanlivost

řiacutezeniacute průtoku

uzaviacuteraacuteniacute

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6473

Tlakovyacute diagram siacutetě

průběh statickyacutech tlaků

pro hydraulicky hlavniacute větev mezi zdrojem a nevzdaacutelenějšiacutem spotřebitelem (největšiacute tlakovyacute rozdiacutel)

pro vodniacute tepelneacute siacutetě

posouzeniacute možnyacutech provozniacutech stavů (přiacutemeacute napojeniacute spotřebitelů tlakově zaacutevisleacute připojeniacute)

sestaveniacute

zakresleniacute vyacuteškoveacuteho profilu hlavniacute větve

stanoveniacute tlakovyacutech ztraacutet na hlavniacute větvi

součet tlakovyacutech ztraacutet větve a zdroje tepla udaacutevaacute minimaacutelniacute požadovanou dopravniacute vyacutešku oběhoveacuteho čerpadla

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6573

Průběh tlaků v siacuteti

vodniacute siacuteť parniacute siacuteť

nestlačitelnaacute tekutina

hustota nezaacutevisiacute na tlaku vody

∆pλ = konst L

stlačitelnaacute tekutina

s poklesem tlaku při prouděniacute roste měrnyacute objem

∆pλ = konst λuarruarruarruarr (Redarrdarrdarrdarr) ρ L

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6673

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6773

Tlakovyacute diagram siacutetě

neutraacutelniacute tlak = tlakovaacute hladina neutraacutelniacuteho bodu tlak kteryacute se za jakeacutehokoli provozniacuteho stavu nezměniacute (ani při vypnutiacute oběhoveacuteho čerpadla)

zakresleniacute průběhu statickeacuteho tlaku do diagramu vyacuteškoveacuteho profilu siacutetě

posunutiacute celeacuteho tlakoveacuteho diagramu pro splněniacute bezpečnostniacutech podmiacutenek

1) za žaacutedneacuteho provozniacuteho stavu v žaacutedneacutem miacutestě siacutetě nesmiacute dojiacutet k poklesu tlaku vody pod tlak sytosti (odpoviacutedaacute teplotě)

2) tlakově zaacutevisleacute připojeniacute ndash obrys objektu zakresleneacuteho do vyacuteškoveacuteho profilu nesmiacute protnout čaacuteru statickeacuteho tlaku ve vratneacutem potrubiacute ndash podtlak přetrženiacute sloupce kapaliny zastaveniacute oběhu odpařovaacuteniacute

3) soustava (tělesa) nesmiacute byacutet namaacutehaacutena nadměrnyacute přetlakem ani statickyacutem (při vypnutiacute čerpadel)

4) zdroj nesmiacute byacutet namaacutehaacuten nadměrnyacutem přetlakem

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6873

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

utrženiacute vodniacuteho sloupce

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

6973

Tlakovyacute diagram siacutetě

L [km]

K

K1 2 3

∆p3∆p2∆p1NB

H [m]

OČ

OČ

nadměrnyacute tlak pro tělesa

max dovolenyacuteprovoz

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

7073

Tlakovyacute diagram siacutetě

tlakovyacute expander

neutraacutelniacute bod (pouze 2 možnosti)

na saacuteniacute neutraacutelniacute tlakovaacute hladina I tlak ∆pI

na vyacutetlaku neutraacutelniacute tlakovaacute hladina II tlak ∆pII

tlaky vyvozeneacute kompresorem nad hladinou tlakoveacuteho expandeacuteru

značneacute statickeacute tlaky na prahu siacutetě při velkeacute dopravniacute vyacutešce čerpadla

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

7173

Tlakovyacute diagram siacutetě

saacuteniacute

vyacutetlak

miacutestniacute odpory vyjaacutedřeny jako ekvivalentniacute deacutelka vyššiacute strmost

expander II

expander I

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

7273

Tlakovyacute diagram siacutetě

staacutelyacute chod doplňovaciacuteho čerpadla tlakovaacute regulace

neutraacutelniacute bod je možneacute měnit mezi ∆pI a ∆pII

V1(Z) a V2(O) neutraacutelniacute bod v ∆pI

V1(O) a V2(Z) neutraacutelniacute bod v ∆pII

čaacutestečneacute uzavřeniacute V1 a V2 cirkulacev okruhu čerpadla

neutraacutelniacute tlak v ose čerpadla 0 lze měnit přiviacuteraacuteniacutem ventilů

udržovaacuteniacute tlaku doplňovaciacutem čerpadlem

doplňovaciacute a vypouštěciacute manostat

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak

7373

Tlakovyacute diagram siacutetě

zohlednit

změna drsnosti trubek z počaacutetečniacute hodnoty na ustaacutelenou ndash vliv na tvar diagramu dva vyacutepočty

postupnaacute vyacutestavba tepelneacute siacutetě provoz na čaacutestečnyacute vyacutekon

armatury a potrubiacute navrhovat na nejvyššiacute možnyacute tlak v siacuteti tj nejbliacuteže vyššiacute jmenovityacute tlak