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