Пьезометрические графики. 
Гидравлика

В тепловых сетях для характеристики гидравлического потенциала наряду с давлением р используется напор Н. Под напором понимается давление, выраженное в линейных единицах, как правило, в метрах столба жидкости, перемещаемой по трубопроводу, т. е.

где H — напор, м; р — давление теплоносителя, кгс /м2 или Н/м2;? — удельный вес теплоносителя, кгс/м3 или Н/м3.

Аналогичную формулу можно записать и для потерь напора:

(9.7).

где  — падение давления или располагаемый перепад давлений.

Удельная линейная потеря напора, отнесенная к единице длины трубопровода, определяется, но формуле.

Формула (9.2) линейного падения давления с учетом соотношения (9.3) примет вид.

Формулы (9.5), (9.6) с учетом соотношения (9.7) приводятся к единой формуле.

Гидравлический режим тепловой сети определяют многие факторы: геодезические отметки высот местности, высота зданий, потеря давления (напора) на участках сети и проч. Все эти факторы в определенном масштабе отражаются на пьезометрических графиках. При использовании таких графиков различают полный напор, который отсчитывается от одного общего для всей сети условного горизонтального уровня, и пьезометрический напор (пьезометрическая высота), отсчитываемый от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке.

В качестве конкретного примера рассмотрим пьезометрический график двухтрубной сети, приведенной на рис. 9.1. На нем величина представляет напор, развиваемый сетевыми насосами ТЭЦ или котельной.

Исходя из условия надежной работы, к режиму давлений водяных тепловых сетей предъявляются следующие требования.

1. Избыточные давления (выше атмосферного) в обратных трубопроводах, а следовательно, и в присоединенных к сети отопительных системах не должны превышать допустимых величин (6 ати для чугунных отопительных приборов). Отметим, что в прямых трубопроводах обеспечение допустимых давлений в отопительных приборах потребителей теплоты обеспечивается с помощью дросселирующих диафрагм (шайб). Отмстим, что обратным называется трубопровод, по которому теплоноситель возвращается от потребителей к источнику теплоты.

Рис. 9.1. Пьезометрический график для двухтрубной водяной тепловой сети:

- линия пьезометрических напоров прямого трубопровода; - линия пьезометрических напоров обратного трубопровода; - геодезическая отметка высоты местности; I-I — условная плоскость отсчета, имеющая геодезическую отметку высоты, равную нулю (); Н1 - пьезометрическая высота на входе в прямой трубопровод; Н2 - пьезометрическая высота на выходе из обратного трубопровода; ?H1 — располагаемый напор на входе в теплосеть; Н3 — полный напор в прямом трубопроводе у потребителя, расположенного в точке С местности; ?H2 — пьезометрическая высота в прямом трубопроводе у потребителя в точке С; ?H1 - пьезометрическая высота в обратном трубопроводе у потребителя в точке С; Н4 — полный напор в обратном трубопроводе потребителя в точке С; ?Н2 — располагаемый напор у потребителя в точке С; Н5 — пьезометрическая высота в конечной точке прямого трубопровода; Н6 — пьезометрическая высота на входе в обратный трубопровод; ?Н3 — располагаемый напор в конечной точке теплосети; L — длина трубопроводов теплосети; SS — линия статического напора.

• 2. Для предупреждения подсосов воздуха избыточные давления в тепловой сети и присоединенных отопительных системах должны быть не ниже 0,5 ати.
• 3. Из условия обеспечения бескавитационной работы сетевых насосов давление во всасывающей камере должно быть не ниже 0,5 ати.
• 4. Перепад давлений между прямым и обратным трубопроводами (располагаемый перепад давлений) не должен быть ниже допустимой величины (не менее 20 м). Этот перепад должен превышать потерю напора в отопительных системах потребителей. Если это условие невыполнимо (например, при отоплении высотных зданий), то на абонентских вводах устанавливаются повысительные насосные.
• 5. Необходимо обеспечивать невскипание воды во всех трубопроводах тепловой сети и системах отопления абонентов. Ввиду того что температура воды в прямом трубопроводе может превышать 100 °C, при некотором давлении, большим атмосферного, может произойти ее вскипание. В связи с этим на пьезометрический график наносится линия статического давления SS. Это линия, характеризующая давление вскипания жидкости в прямом трубопроводе при заданной температуре теплоносителя как при его движении, так и в неподвижном состоянии. Следовательно, давление в прямом трубопроводе не должно быть ниже статического давления. Так как температура воды в обратном трубопроводе всегда меньше 100 °C, по условиям вскипания жидкости давление здесь не должно быть ниже атмосферного. В практике эксплуатации тепловых сетей для обеспечения невскипания жидкости и предупреждения подсосов воздуха избыточное давление в обратном трубопроводе не должно быть ниже 0,5 ати.

При отсутствии повысительных и понизительных насосных внутри теплосети пьезометрическая линия прямого трубопровода всегда нисходящая. Наклон этой линии к плоскости отсчета I-I определяется потерями напора по длине трубы, которые, в свою очередь, зависят от рода теплоносителя, его расхода, шероховатости стенок трубопровода и других факторов. Пьезометрическая линия обратного трубопровода от точки В до точки В2 всегда восходящая. Наклон этой линии зависит от тех же факторов, которыми определяется наклон пьезометрической линии прямого трубопровода.

При малых расходах теплоносителя в коротких трубопроводах большого диаметра потери напора по их длине будут незначительны. Пьезометрические линии прямого и обратного трубопроводов в этом случае будут представлять линии, практически параллельные условной плоскости отсчета I-I.

Напор H2 в точке В задается подпиточными насосами станции (котельной). Создаваемый ими напор является базовым. Он не изменяется при любых изменениях параметров внутри сети, в том числе и при изменении наклона пьезометрической линии ВВ2 обратного трубопровода, величина которого определяется факторами, отмеченными выше.