Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты: Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты. Принцип работы и назначение гидрострелки

Содержание

1. Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты. Принцип работы и назначение гидрострелки
2. Программа расчета гидрострелки. Расчет диаметра гидрострелки
3. Гидрострелка из полипропилена – элемент в системе отопления частного дома
   • Гидрострелка для отопления из полипропилена
   • Почему гидрострелка из полипропилена
   • К недостаткам пропиленовой гидрострелки можно отнести:
4. Гидрострелка на 3 контура. Для чего нужна гидрострелка
5. Гидрострелка на 2 контура. Функции гидравлического разделителя
6. Видео разбор 3 принципов работы гидрострелки

Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты. Принцип работы и назначение гидрострелки

1. Гидрострелка необходима для гидродинамической балансировки системы отопления и служит в качестве добавочного узла. Она дает возможность сберечь теплообменники котлов, сделанные из чугуна, от возможных тепловых ударов. Подобное может произойти во время первоначального пуска котла, проведения технических проверок или обслуживающих работ, которые сопровождаются обязательным отключением циркуляционного насоса отопления и горячего водоснабжения. Также, применение гидрострелки, предохранит целостность вашей системы отопления при автоматическом отключении контуров ГВС, теплового пола и др.. При монтировании отопительной системы в вашем доме для соблюдения гарантийных обязательств изготовителя на оборудование, установка гидрострелки, является обязательным условием. Требования эти являются обязательными для котлов, у которых теплообменник изготавливается из чугуна. Так как, при возникновении большой разницы температур между водой на выходе и входе, возможно разрушение чугуна из-за его природной хрупкости.
2. Чтобы выровнять давление при неодинаковых расходах в основном контуре котла и сумарном потреблении вторичными контурами тепла. Гидроразделитель будет полезным в случае многоконтурных систем отопления (батареи отопительные, водонагреватель, горячий настил и другое). Соблюдая гидродинамические нормы, наше устройство дает возможность на 100% устранить воздействие друг на друга контуров и гарантировать их бесперебойную работу в заданных режимах.
3. При правильном расчете размеров и гидромеханических параметров, гидрострелка будет выполнять функцию отстойника и убирать из теплоносителя механические образования, такие как ржавчина, шлам, накипь. Это значительно продлит время работы всех движущихся и трущихся элементов системы отопления, например насосов, запорной арматуры, счетчиков и датчиков.
4. Гидроразделитель осуществляет важную роль удаления с теплоносителя, находящегося в нем воздуха. Это в существенной степени снизит количество окислившихся металлических деталей системы отопления.

Программа расчета гидрострелки. Расчет диаметра гидрострелки

Если вы считаете, что понять устройство гидрострелки может только специалист с техническим образованием, то вы ошибаетесь. В данной статье мы в доступной форме объясним  назначение гидрострелки , основные принципы ее функционирования и  рациональные методики расчета.

Определение

Начнем с терминологии.  Гидрострелка  (синонимы: гидродинамический терморазделитель, гидравлический разделитель) — это устройство, предназначенное для выравнивания как температуры, так и давления в системе отопления.

Основные функции

Гидродинамический терморазделитель предназначен для:

1. увеличения энергоэффективности посредством возрастания КПД котла, насосов, что приводит к снижению затрат на топливо;
2. обеспечения устойчивой работы системы;
3. исключения гидродинамического воздействия некоторых контуров на совокупный энергетический баланс всей системы отопления (для разделения контура радиаторного отопления и горячего водоснабжения).

Какие существуют формы гидрострелки?

Гидродинамический терморазделитель представляет собой вертикальную объемную емкость, которая на поперечном сечении может быть в виде круга либо квадрата.

           

 

 

С учетом теории гидравлики, гидрострелка округлой формы функционирует лучше, чем ее аналог квадратной формы. Тем не менее, второй вариант оптимальнее вписывается в интерьер.

Особенности функционирования

Прежде чем изучить  принцип работы гидрострелки , обратите внимание на нижеприведенную схему.

 

Насосы Н1 и Н2 создают расход Q1 и Q2 соответственно в первом и втором контурах. Благодаря работе насосов осуществляется циркуляция теплоносителя в контурах и его перемешивание в гидрострелке.

Вариант 1. Если Q1 =Q2, то осуществляется движение теплоносителя из одного контура во второй.

Вариант 2. Если  Q1 >Q2, то происходит перемещение теплоносителя в гидрострелке сверху вниз.

Вариант 3. Если  Q1

Таким образом, гидродинамический терморазделитель понадобиться в том случае, когда имеется сложная по конструкции система отопления, состоящая из множества контуров.

Немного о цифрах…

Существует несколько методов, с помощью которых осуществляется  расчет гидрострелки.

Диаметр гидравлического разделителя определяется по следующей формуле:

 

 

 

где D — диаметр гидрострелки, Q – расход воды (м3/с   ( Q1-Q2), π — константа, равная  3,14, а V – вертикальная скорость потока (м/с) . Необходимо отметить, что экономически выгодная скорость равна 0,1 м/с.

Численные значения диаметров входящих в гидрострелку патрубков рассчитываются также по вышеуказанной формуле. Отличие состоит в том, что скорость в данном случае составляет 0,7-1.2 м/с, а расход (Q) рассчитывается для каждого носителя в отдельности.

Объем гидрострелки влияет на качество функционирования системы и помогает регулировать температурные скачки. Эффективный объем составляет 10-30 литров.

Для определения оптимальных размеров гидродинамического терморазделителя  используется метод трех диаметров и чередующихся патрубков

Расчет ведем по формуле

 

 

 

где  π — константа, равная  3,14,  W — скорость, с которой движется теплоноситель в гидрострелке (м/с), Q – расход воды (м3/с   ( Q1-Q2),1000 — это перевод метра в миллиметры .

Только плюсы и никаких минусов!

Исходя из вышесказанного, можно выделить следующие преимущества применения гидравлических стрелок:

1. оптимизация работы и увеличение срока эксплуатации котельного оборудования;
2. устойчивость системы;
3. упрощение подбора насосов;
4. возможность осуществлять контроль за температурным градиентом;
5. при необходимости можно изменять температуру в любом из контуров;
6. удобство в использовании;
7. высокая экономическая эффективность.

Гидрострелка из полипропилена – элемент в системе отопления частного дома

В системе отопления при наличии нескольких потребителей для правильного распределения теплоносителя от котла используют гидрострелку (гидравлический распределитель).

Данный прибор представляет собой круглую полипропиленовую  трубу с несколькими патрубками (4 или более), которая служит для разделения потоков и позволяет создавать оптимальные температурные режимы на каждом из контуров.Контуры системы — это потребители теплоносителя (радиаторы отопления, теплый пол, бойлер и др.).

Гидрострелка может выполнять две основные функции

•     Создавать большой расход теплоносителя в системе отопления при малом расходе котла.
•    Исключать влияние гидравлических потоков различных потребителей на общий гидродинамический баланс системы при включении/отключении отдельных контуров.

Для того, чтобы создать систему отопления с гидрострелкой , необходимо знать основные параметры системы (расход каждого контура, мощность котла,теплоемкость теплоносителя, давление, скорость и т. д.).В результате  этих данных рассчитываются  параметры гидравлического распределителя (диаметр трубы, диаметр патрубка, теплопроводность и т.д.).

При правильном расчете   гидрострелка обеспечивает более экономичную и в то же время эффективную работу системы, способствует продлению срока службы котла.

Гидрострелка для отопления из полипропилена

Бытует мнение что в качестве материала для изготовления гидрострелки нужно использовать только сталь или медь.

Это обусловлено тем, что через нее проходит теплоноситель, нагретый до максимальной температуры, которую металл выдерживает с легкостью.

Да это необходимо применять с твердотопливными котлами,по причине  большой инерционной мощности котла на твердом топливе.

Но у  настенных котлов отопления температура на выходе не превышает 80 градусов ,что по заявлению производителей полипропиленовых изделий эго рабочие диапазоны.

Мы предлагаем  оптимальное решение для вашей системы отопления – гидрострелку из полипропилена .

Полипропиленовая гидро стрелка отвечает гидравлическим параметрам и требованиям современных отопительных систем и при этом проходит испытания на практике.  Контроль в  изготовления снижает риск брака  продукции, поэтому мы готовы предоставить гарантии на нашу гидрострелку .

Почему гидрострелка из полипропилена

Обладая высокой температурой плавления (175˚C), данный материал способен выдержать температуру горячей воды, соответствующую нормам для жилых помещений (до 95˚ C).

Гидрострелка из полипропилена обеспечивает дополнительные возможности и преимущества системы:

• Благодаря низкой шероховатости материала, повышается проток теплоносителя;
  Использование в системе котла малой мощности позволяет оптимально расходовать энергию, без значительных потерь тепла, как в случае со стальными приборами;

• Изделие не подвергается коррозии и гниению, что также положительно влияет на качество работы всей системы.
• Кроме того, стоимость гидрострелки из полипропилена в разы меньше стоимости металлических приборов.
•  Работа с настенными котлами  13 кВт, до 35 кВт мощности.
• Легко окрашивается в цвет который вам нравится.

К недостаткам пропиленовой гидрострелки можно отнести:

• Невозможность применения с твердотопливным котлом;
• Использование котла большой мощности, т.к. при высокой температуре теплоносителя и одновременно высоком давлении в системе отопления ,срок службы изделия значительно снижается;
• Монтаж должен производиться с использованием специального оборудования.

От качества монтажа гидрострелки в системе отопления напрямую зависит качество работы системы в дальнейшем.

Наша гидрострелка  имеет возможность быстрого монтажа за счет полу сгонов.

Обращаясь к специалистам, вы получаете гарантию, что гидравлический распределитель будет установлен правильно и прослужит долго.

Компания « Мастер-водовед » изготавливает гидрострелки из полипропилена по индивидуальным параметрам. Мы поможем произвести необходимые расчеты и предоставить всю информацию об особенностях и условиях эксплуатации гидрораспределителей.

Инженеры,монтажники, сантехники проведут монтаж котельного элемента в отоплении.и водоснабжении.
Вам остается только позвонить+7(985)-420-00-70,   остальное – доверьте профессионалам!

Гидрострелка на 3 контура. Для чего нужна гидрострелка

Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.

Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:

Примечание. Здесь показаны 2 котла, работающих в каскаде. Но это не принципиально, котел может быть и один.

В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.

Важно. Даже если паспортная производительность насосных агрегатов одинакова, то гидравлическое сопротивление ветвей всегда будет разным. Соответственно, реальный расход теплоносителя в каждом контуре все равно отличается, идеально выверить систему невозможно.

Чтобы устранить перепад давления ΔР, возникающий между коллекторами и дать возможность всем насосам спокойно отбирать нужное количество теплоносителя, в схему включается гидрострелка. Она представляет собой полую трубу расчетного сечения, чьей задачей является создание зоны нулевого давления между теплогенератором и несколькими потребителями. Как действует этот элемент в схеме обвязки котла, описано в следующем разделе.

Гидрострелка на 2 контура. Функции гидравлического разделителя

Гидрострелка – она же гидравлический разделитель, термогидравлический распределитель, гидроразделитель, бутылка, гидрораспределитель, гидравлическая стрелка. Всё это — названия одного и того же устройства для обвязки котла.

Прежде, чем изучить схему и изготовить гидрострелку, требуется выяснить, зачем она нужна, какие задачи она выполняет.

При конструировании независимой системы обогрева одной из основных сложностей постоянно становится точная балансировка ее функционирования. Нужно добиться, чтобы все оборудование и участки работали правильно. Каждый элемент полностью справлялся со своими задачами, но при этом не оказывал отрицательного воздействия на другие узлы.

Сделать это очень непросто, особенно при сложной, разветвленной системе с нескольким контурами, так как обычно у каждого контура есть своя схема термостатического управления, свой температурный градиент, собственная пропуская способность и необходимый уровень давления теплоносителя.

Чтобы связать все элементы в единую систему, как раз, используется гидравлическая стрелка для систем отопления. Этот прибор уравновешивает функционирование всех компонентов.

Как правило, термогидравлический распределитель работает с принудительной системой циркуляции, где на каждый контур установлен свой циркуляционный насос. Чтобы все контуры работали корректно, необходимо обеспечить точнейшую согласованность всех циркуляционных насосов. С этой задачей прекрасно справляется гидроразделитель.

Помимо этого, термогидравлический распределитель способен выполнять еще несколько полезных функций:

• внизу гидрострелки имеется кран для периодического слива из системы скопившихся взвесей и осадков;
• обеспечение максимального протока теплоносителя, поддержание гидравлического и температурного балансов;
• обеспечивает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
• защита котла от разницы температур подачи-обратки и теплового удара;
• выравнивание циркуляционного объема жидкости в первичном и второстепенном контуре;
• повышение КПД котла;
• возможность вторичной циркуляции части теплоносителя в котловом контуре;
• экономия электроэнергии и топлива;
• сохранение постоянного объема котловой воды, благодаря подмесу;
• компенсация дефицита расхода во второстепенном контуре;
• снижение влияния насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
• создание условий для сепарации растворенных газов и шлама.

Еще одну важную функцию выполняет гидрострелка в системах с котлом из чугунного теплообменника. Чугун плохо воспринимает механические и термические удары. В результате резкого перепада температур теплообменник может треснуть. Чтобы свести к минимуму разницу температур, применяется гидравлический разделитель.

Источник: https://gorizont-pro.ru/stati/gidrostrelki-ustroystvo-dopolnitelnye-parametry-oborudovaniya-sistemy-otopleniya

Видео разбор 3 принципов работы гидрострелки

Гидрострелка для отопления — назначение, принцип работы и расчёт

Чтобы отопительная система работала с максимальной эффективностью, необходимо добиться хорошей балансировки всех его узлов, а все элементы хорошо справлялись со своими функциями. Такая задача — достаточно сложная, особенно, когда речь идет и о разветвленном механизме с большим количеством контуров.

Очень часто подобные контуры имеют индивидуальные схемы термостатического управления, свой температурный градиент, различаются пропускной способностью, а также требуемым уровнем напора теплоносителя. Для того, чтобы объединить все узлы в единое целое. Поможет решить данную задачу гидрострелка для отопления. О том, что представляет собой гидравлические разделитель и как он работает, мастер сантехник расскажет в этой статье.

Назначение гидроразделителя

Для того, чтобы дать ответ на вопрос: в чем предназначение гидрострелки, следует разобраться как функционирует отопительная система. Наиболее простой вариант системы с принудительной циркуляцией упрощенно состоит из:

• Котла (К), здесь теплоноситель нагревается;
• Циркуляционного насоса (N1), за счет функционирования которого, теплоноситель движется по трубам подачи (красные линии) и обратки (синие линии). Насос монтируется на трубе или же входит в комплект конструкции котла — особенно это характерно для моделей настенного исполнения;
• Радиаторов отопления (РО), благодаря которым происходит теплообмен — тепловая энергия теплоносителя передается в комнаты.

Осуществив правильный выбор циркуляционного насоса по производительности и образуемому напору в простой одноконтурной системе, вам может вполне хватить одного экземпляра и не придется монтировать вспомогательные устройства.

Обратите внимание!

Циркуляционный насос — неотъемлемое звено системы отопления. Благодаря этому прибору эффективность функционирования системы увеличивается

Для домов, небольших по размеру, такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в больших помещениях очень часто приходится прибегать к применению несколько контуров отопления. Усложним схему.

Как видно на рисунке, благодаря насосу осуществляется циркуляция теплоносителя через коллектор Кл, откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

• Один или более высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами.
• Водяные теплые полы (ВТП), для которых температурный режим теплоносителя должен быть намного ниже. Это означает, что придется задействовать специально предназначенные для этого термостатические устройства. Чаще всего сенсорная длина контуров теплых полов в несколько раз выше обычной радиаторной разводки.
• Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Теперь возникает вопрос: сможет ли справиться один насос с такой большой нагрузкой и таким расходом теплоносителя? Навряд ли. Несомненно, на рынке можно найти высокопроизводительные и высокомощные модели, которые отличаются хорошими показателями образуемого напора, но здесь стоит учесть и возможности самого котла, которые никак нельзя назвать неограниченными. Его теплообменник и патрубки рассчитаны на определенную производительность и определенное давление, которое возникает. Если превысить заданные параметры, можно попросту прийти к тому, что ваш отопительный прибор выйдет из строя.

Да и если насос все время будет функционировать на гране своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, то долго он не прослужит. К тому же работа будет сопровождаться громким шумом, а электрическая энергия будет потребляться в больших количествах.

Чтобы решить эту проблему, необходимо необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Именно для этого и предназначена гидрострелка, которая монтируется между котлом и коллектором. Установка гидрострелки в системе отопления позволяет избавиться от скачков температурного напора.

Устройство гидрострелки

Гидроразделитель — это вертикальный полый сосуд, состоящий из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам.

Размеры разделителя обусловлены мощностью котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус монтируется на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, размещают их на кронштейнах.

Патрубок емкостного гидравлического разделителя и отопительный трубопровод соединяются с посредством фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика размещается в самом верхнем участке корпуса. От осадка избавляются при помощи вентиля или используют специальный клапан, который врезан снизу.

Материал, из которого изготавливается гидрострелка — низкоуглеродистая нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Принцип работы

Теперь, когда мы знаем для чего нужна гидрострелка для отопления и разобрались с ее конструкцией, можно переходить к особенностям ее функционирования.

В процессе её работы выделяется три основных режима.

Режим первый.

Система практически находится в равновесии. Расход «малого» котлового контура практически не отличается от суммарного значения расходов всех контуров, подключенных к коллектору или непосредственно к гидрострелке.

Теплоноситель не задерживается в гидрострелке, а проходит сквозь нее по горизонтали, практически не создавая вертикального перемещения. Температура теплоносителя на патрубках подачи (Т1 и Т2) – одинакова. Естественно, такая же ситуация и на патрубках, подключенных к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрострелка, по сути, не оказывает никакого влияния на функционирование системы.

Но подобное равновесное положение – крайне редкое явление, которое может замечаться лишь эпизодически, так как исходные параметры системы всегда имеют тенденцию к динамическому изменению.

В продаже можно найти модели коллекторов со встроенными гидравлическими разделителями. Выбрать можно варианты на 2, 3, 4 или 5 контуров.

Режим второй.

В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла.

С такой ситуацией приходится сталкиваться достаточно часто, когда все подключённые к коллектору контуры именно в этот момент требуют максимального расхода теплоносителя. Обыденными словами – сиюминутный спрос на теплоноситель превысил то, что может выдать контур котла. Система при этом не остановится и не разбалансируется. Просто в гидрострелке сам по себе сформируется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи. Одновременно к этому потоку в верхней области гидравлического разделителя будет производиться подмес горячего теплоносителя, циркулирующего по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

Коллектор с гидрострелкой на 3 контура позволяет безопасно и грамотно подключить радиаторы, бойлер и тёплые полы. Является самым популярным в своём сегменте. Наличие 4 контуров позволяет дополнительно подключить нагреватель воздуха в вентиляции. Для подключения ещё и резервного котла нужно наличие 5 контуров.

Режим третий.

Этот режим функционирования гидравлического разделителя является, по сути, основным – в грамотно спланированной и правильно смонтированной системе отопления именно он и станет превалирующим.

Расход теплоносителя в «малом» контуре превышает аналогичный суммарный показатель на коллекторе, или, иными словами, «спрос» на необходимый объем стал ниже «предложения». Причин тому может быть немало: — Аппаратура термостатического регулирования на контурах снизила или даже временно прекратила поступление теплоносителя из коллектора подачи на приборы теплообмена.

Температура в бойлере косвенного нагрева достигла максимальной, а забора горячей воды давно не было – циркуляция через бойлер прекращена. Отключены на какое-то время или на длительный период отдельные радиаторы или даже контуры (необходимость профилактики или ремонта, нет нужды отапливать временно неиспользуемые помещения и иные причины). Система отопления вводится в действие ступенчато, с постепенным включением отдельных контуров.

Ни одна из перечисленных причин никак негативно не скажется на общей функциональности системы отопления. Излишек объема теплоносителя вертикальным нисходящим потоком просто будет уходить в «обратку» малого контура. По сути, котел станет обеспечивать несколько избыточный объем, а каждый из контуров, подключенных к коллектору или напрямую к гидрострелке, будет забирать ровно столько, сколько требуется в настоящий момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

При монтаже гидрострелки в индивидуальных системах отопления чаще всего используются пластиковые модели, которые и стоят дешевле, и установка их производится при помощи фитингов.

Расчет гидрострелки

Многие пользователи задаются вопросом: как рассчитать гидрострелку для отопления? Поскольку устройства, которые есть в продаже предназначены для определенной мощности отопительной системы.

Многие хотят самостоятельно изготовить прибор и тогда очень важно произвести правильные и точные расчеты.

Представим расчет в зависимости от мощности системы отопления.

Существует универсальная формула, описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки».

Формула расчёта расхода теплоносителя

Q = W / (с × Δt)

Где:

• Q – расход, л/час;
• W – мощность системы отопления, кВт
• с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)
• Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.
• Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен: Q = S × V 
• S – площадь поперечного сечения трубы, м²;
• V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с.

Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час.

Можно взять усредненное значение – 540 м/час.

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу:

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставляем значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt) = 0,0451 × √(W/Δt)

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:

D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:

D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с; D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Поэтому гидрострелка для отопления решает важные задачи. При необходимости её нужно монтировать.

Видео

В сюжете — Принцип работы гидравлической стрелки.

В сюжете — Устройство и назначение гидрострелки

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Термостат для водонагревателя: стержневой, капиллярный, электронный

ГАЭС | Департамент энергетики

Управление гидроэнергетических технологий

Учить больше

Программа гидроаккумулирования

Как работает гидроаккумулирующая электроэнергетика

Международный форум по гидроаккумулирующей энергии

Надежность, отказоустойчивость и интеграция энергосистем

Что такое гидроаккумулирующая электроэнергетика?

Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции (ГАЭС) — это тип хранения гидроэлектроэнергии. Это конфигурация двух резервуаров с водой на разных высотах, которые могут генерировать энергию, когда вода движется вниз из одного в другой (выброс), проходя через турбину. Системе также требуется питание, так как она перекачивает воду обратно в верхний резервуар (подзарядка). PSH действует подобно гигантской батарее, потому что может накапливать энергию, а затем высвобождать ее, когда это необходимо. В видеоролике Министерства энергетики «Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции» объясняется, как работает гидроаккумулирующая станция.

Первые известные варианты использования PSH были обнаружены в Италии и Швейцарии в 1890-х годах, а PSH впервые был использован в Соединенных Штатах в 1930 году. Теперь средства PSH можно найти по всему миру! Согласно выпуску Отчета о рынке гидроэнергетики за 2021 год, на PSH в настоящее время приходится 93% всех хранилищ энергии коммунального масштаба в Соединенных Штатах. В настоящее время в Америке 43 электростанции PSH, и у нее есть потенциал добавить достаточное количество новых электростанций PSH, чтобы более чем удвоить свою текущую мощность PSH.

URL видео

На сегодняшний день гидроаккумулирующие электростанции являются наиболее распространенной формой хранения энергии в электрической сети. Он также играет важную роль в привлечении большего количества возобновляемых ресурсов в сеть.

Министерство энергетики США

Разомкнутый контур в сравнении с замкнутым контуром Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции

Гидроэнергетика может быть охарактеризована как разомкнутая или замкнутая. ГАЭС открытого цикла имеет постоянную гидрологическую связь с естественным водоемом. В замкнутом цикле PSH резервуары не связаны с внешним водоемом.

Управление технологий гидроэнергетики (WPTO) инвестирует в инновационные технологии PSH и исследования, чтобы понять и определить ценность потенциальных преимуществ существующих и перспективных передовых объектов PSH. В рамках инициативы HydroWIRES WPTO в настоящее время работает над проектами, предназначенными для оценки и расширения вклада гидроэнергетики и PSH в устойчивость и надежность сети.

ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

Победители конкурса

продолжают продвигать инновационные гидроаккумулирующие гидроэнергетические технологии

С тех пор, как в 2019 году была получена награда за дальнейшие достижения в области сокращения времени ввода в эксплуатацию гидроаккумулирующей гидроэнергетики, три команды продолжили испытания, завершили дальнейший анализ и определили потенциальные площадки для своих технологий.

Учить больше

Веб-семинар WPTO для обсуждения тем гидроэнергетики в предстоящей программе финансирования малого бизнеса

1 декабря 2022 г. WPTO проведет вебинар для изучения тем гидроэнергетики на первом этапе 2023 финансового года. Инновационные исследования и технологии малого бизнеса. Трансферная программа. Спикеры обсудят эти темы и ответят на вопросы.

Учить больше

Министерство энергетики США объявляет о технической помощи для развития технологий гидроэнергетики

WPTO объявило о возможности для разработчиков гидроэнергетики и других заинтересованных сторон получить техническую помощь для преодоления препятствий оценки при разработке гидроаккумулирующих гидроэнергетических проектов и проблем, связанных с миссией HydroWIRES.

Учить больше

Интересуетесь карьерой в гидроэнергетике?

В этот национальный день STEM Управление технологий гидроэнергетики представляет ресурсы, инструменты и возможности, которые могут помочь вам сделать карьеру в области экологически чистой энергии в гидроэнергетике.

Учить больше

WPTO предоставляет возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США для продвижения технологий прохода и защиты рыбы

Возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США направлена ​​​​на снижение воздействия гидроэнергетики на окружающую среду с помощью исследований для продвижения инновационных технологий прохода и защиты рыбы.

Учить больше

Новый отчет подчеркивает потребность гидроэнергетики в новых, разнообразных талантах

Гидроэнергетическая отрасль США сталкивается с надвигающейся волной выхода на пенсию, и новая, разнообразная рабочая сила имеет решающее значение для способности отрасли поддерживать текущие операции и расти. Узнайте об этих и других тенденциях и потребностях в рабочей силе гидроэнергетики.

Учить больше

Плывем к готовности к рынку: победители премии «Защита рыбы» продолжают совершенствовать свои технологии для модернизации гидроэнергетических сооружений

После получения премии «Защита рыбы» три команды продолжили разработку своих инновационных концепций, которые могут помочь модернизировать гидроэнергетические объекты и защитить рыбу от воды отводные трубы и водозаборы плотин по всей стране.

Учить больше

WPTO объявляет победителей второго этапа премии за оптимизацию эксплуатации гидроэнергетики

WPTO объявляет шесть победителей второго этапа премии за оптимизацию эксплуатации гидроэнергетики. Эти команды разработали высокотехнологичные решения для улучшения работы гидроэнергетики и устойчивости сети. Третий и последний этап розыгрыша приза открыт!

Учить больше

Исследование

показало, что гидроэнергетика обеспечивает надежное электроснабжение даже во время исторических засух

Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория при финансовой поддержке WPTO недавно завершила самое всестороннее исследование воздействия засухи на производство гидроэлектроэнергии в Соединенных Штатах в этом столетии.

Учить больше

Станьте менеджером гидроэнергетической программы WPTO!

WPTO ищет человека, который присоединится к ее команде в качестве менеджера гидроэнергетической программы! Узнайте больше о вакансии и подайте заявку не позднее 21 сентября 2022 года.

Учить больше

Введение в HEC-RAS

Введение в HEC-RAS Подготовлено Эриком Тейтом
Центр исследований водных ресурсов
Апрель 1999 г.

---

Содержание

• Цели учений
• Программное обеспечение и требования к данным
• HEC-RAS Гидравлика
• Начало проекта
• Импорт и редактирование геометрических данных
• Импорт и редактирование данных потока
• Выполнение модели
• Просмотр результатов
• Уборка

---

Цели упражнения Основная цель этого упражнения — познакомить вас с направлением потока с помощью Система анализа рек HEC (HEC-RAS). К концу этого упражнения вы должны способен:

• Импорт и редактирование данных геометрии поперечного сечения
• Импорт и редактирование данных потока из HEC-HMS
• Выполнение моделирования установившегося потока
• Просмотр и анализ выходных данных HEC-RAS

---

Программное обеспечение и требования к данным Программу HEC-RAS можно бесплатно загрузить с веб-сайта Hydrologic. Домашняя страница Инженерного центра по адресу: http://www.wrc-hec.usace.army.mil/. Руководство пользователя также доступно по этому адресу. Программа работает на Windows 95 и 98, платформы NT и Unix. Для этого руководства требуется, чтобы у вас была запущена HEC-RAS версии 2.2. Данные, необходимые для обучения, состоят из входных файлов HEC-RAS. Эти данные могут быть загружен с этого сайта в виде файла hecras.zip. Включенные файлы:

• Waller.dss — выходные данные временных рядов HEC-HMS
• Waller.g01 — файл геометрии HEC-RAS

Выберите рабочий каталог на вашем компьютере и загрузите в него эти файлы.

---

Гидравлика HEC-RAS HEC-RAS — это одномерная гидравлическая модель установившегося потока, предназначенная для инженеры по анализу стока русла и определению поймы. Результаты Модель может применяться в исследованиях по управлению поймой и страхованию от наводнений. Если вы помните из гидравлики, установившийся поток описывает условия, при которых глубина и скорость в данном месте канала не меняются со временем. Характеризуется постепенно изменяющимся потоком незначительными изменениями глубины и скорости воды от поперечного сечения к поперечному сечению. Главная Процедура, используемая HEC-RAS для расчета профилей водной поверхности, предполагает постоянное, постепенно изменяющееся сценарий потока и называется методом прямого шага. Основная вычислительная процедура на основе итеративного решения уравнения энергии: , который утверждает, что полная энергия (H) в любой заданное расположение вдоль потока представляет собой сумму потенциальной энергии (Z + Y) и кинетической энергии (aV ² /2г). Изменение энергии между двумя поперечными сечениями называется потерями напора. (ч _л ). Параметры уравнения энергии показаны на следующем графике:

Учитывая расход и высоту водной поверхности на одном поперечном сечении, цель метода прямого шага заключается в вычислении высоты водной поверхности на соседнем поперечном сечении. Продолжаются ли вычисления от верховьев к низовьям или наоборот, зависит от режима течения. Безразмерное число Фруда (Fr) используется для характеристики режима течения, где:

• Fr Fr > 1 означает сверхкритический поток
• Fr = 1 обозначает критический расход

Для сценария докритического потока, который очень распространен в естественных и искусственных каналах, прямой шаг вычисления будут начинаться на нисходящем конце досягаемости и продвигаться вверх по течению между соседними сечения. Для сверхкритического потока расчеты будут начинаться на верхнем конце участка досягаемости. и двигайтесь вниз по течению.

---

Начало проекта Вы можете запустить программу HEC-RAS, нажав Start/Programs/Hec/HEC-RAS 2.2 . После этого должно появиться следующее окно:

В дальнейшем это окно будет называться главным окном проекта. Проект Проект в УЗВ относится ко всем наборам данных, связанным с конкретной речной системы. Чтобы определить новый проект, выберите File/New Project , чтобы открыть главное окно проекта:

Сначала вам нужно будет выбрать свой рабочий каталог, а затем заголовок (Waller Creek) и файл имя (Waller. prj). Всем именам файлов проектов для HEC-RAS присваивается расширение «.prj». Нажмите на кнопку OK, и откроется окно с подтверждением только что введенной информации. Опять таки нажмите кнопку ОК. Строка проекта в главном окне проекта теперь должна быть заполнена в. Строка Project Description в нижней части главного окна проекта позволяет вам ввести подробное имя для фактического короткого Название проекта . При желании вы можете нажать на многоточии справа от строки Описание и дополнительное место для ввода появится длинное описание . Каждый раз, когда вы видите многоточие в в HEC-RAS, это означает, что вы можете получить доступ к дополнительному пространству для написания описательного текста.

Для каждого проекта HEC-RAS есть три обязательных компонента: данные Geometry , Данные потока и План данных. Данные Geometry , например, состоит из описания размера, формы и связности поперечных сечений потока. Аналогичным образом, данные Flow содержат скорость разряда. Наконец, данные Plan содержит информацию, относящуюся к спецификациям запуска модели, в том числе описание режима течения. Каждый из этих компонентов рассматривается ниже по отдельности.

---

Импорт и редактирование геометрических данных Первым из компонентов, который мы рассмотрим, является геометрия канала. Для анализа речного стока HEC-RAS представляет русло ручья и пойму в виде ряда сечения вдоль канала. Чтобы создать нашу геометрическую модель Уоллер-Крик для Например, нам нужно импортировать файл геометрии, который вы только что загрузили. В основном проекте HEC-RAS используйте File/Import HEC-RAS Data и выберите файл Waller.g01. Эта геометрия HEC-RAS файл содержит физические параметры, описывающие поперечные сечения Уоллер-Крик. Чтобы просмотреть данные, выберите Редактировать/Геометрические данные из окна проекта.

На полученном виде показана схема Уоллер-Крик от торгового центра Highland Mall до Река Колорадо. Это главное окно редактирования геометрических данных. Галочки и соответствующие номера обозначают отдельные поперечные сечения. Варианты под Посмотреть Меню предоставляет инструменты масштабирования и панорамирования. Шесть кнопок в левой части экрана используется для ввода и редактирования геометрических данных. и кнопки используются для создания схемы досягаемости. Досягаемость — это просто подраздел река, а слияние происходит в месте слияния двух рек. Поскольку наша схема досягаемости уже определены, нам не нужно использовать эти кнопки. , , и кнопки используются для ввода и редактирования геометрические описания поперечных сечений и гидротехнических сооружений, таких как мосты, водопропускные трубы, и плотины. Позволяет связать файл изображения (фотографию) с конкретное сечение. Нажмите на кнопку, чтобы открыть поперечное сечение окно данных:

Данные, используемые для описания разрезов, включают номер речной станции/перехода. (32093 на рисунке), поперечные и высотные координаты для каждой точки местности (станция и столбцы высот), коэффициенты шероховатости Мэннинга (nVal), длины досягаемости между соседними сечения, левый и правый берег, коэффициенты сжатия и расширения русла. Эти данные обычно получают путем полевых исследований. Кнопки могут быть используется для переключения между различными сечениями. Используйте их, чтобы перейти к поперечному сечению 26780. Для редактирования данных просто дважды щелкните интересующее поле. Например, дважды щелкните на станция 779, измените значение на 778 и нажмите клавишу ввода. Вы можете заметить, что это действие заставило все поля данных стать красными и активировало кнопку «Применить данные». Когда бы ни вы видите входные данные, окрашенные в красный цвет в HEC-RAS, это означает, что вы находитесь в режиме редактирования. Есть два способа для выхода из режима редактирования (вы можете делать как хотите):

1. Нажмите кнопку «Применить данные». Поля данных станут черными, указывая на то, что у вас закончились режим редактирования, и изменения данных применяются.
2. Выбрать Изменить/Отменить редактирование . Вы выйдете из режима редактирования без изменения каких-либо данных.

Чтобы увидеть, как выглядят сечения, выберите Plot/Plot Cross-Section . пункт меню.

Точки поперечного сечения отображаются черным цветом, а береговые станции обозначены красным. Мэннинг грубость коэффициенты появляются в верхней части графика. Опять же, кнопки могут быть используется для маневрирования между различными поперечными сечениями. Любые сплошные черные области, встречающиеся в поперечном сечении представляют заблокированные препятствия. Это участки в поперечном сечении, через которые поток не может происходить. Некоторые сечения содержат зеленые стрелки и серые области. Этот символизм указывает на наличие моста или водопропускной трубы. Входные данные и графики, специально связанные с мостами доступ к водопропускным трубам можно получить из главного окна редактора геометрических данных, щелкнув значок кнопка. Потратьте немного времени, чтобы ознакомиться с геометрическими данными листая различные сечения и мосты/водопропускные трубы. Когда вы закончите, вернитесь в окно геометрического редактора и выберите Файл/сохранение геометрических данных . Вернуться к главное окно проекта с помощью File/Exit Geometry Data Editor . На этом этапе сохраните ваш HEC-RAS project на тот случай, если программа по той или иной причине выйдет из строя.

---

Импорт и редактирование данных потока Войдите в редактор потока, используя Edit/Steady Flow Data из главного окна проекта. Вместо импортируя существующий файл потока HEC-RAS, мы будем использовать выходные данные потока потока из модели HEC-HMS, запускаемой аналогично к завершенному для Введение к учениям HMS. Полученные потоки основаны на 100-летнем расчетном шторме на Уоллер-Крик, между его соединением с Хемфилл-Бранч и рекой Колорадо.

Выходные данные модели HEC-HMS хранятся в файлах с расширением .dss. ДСС означает HEC D ata S torage S ystem, которая по сути является базой данных для хранения временных рядов Информация. Чтобы использовать эти данные, выберите File/Set Locations for DSS Connections в главном меню. окно данных потока. Чтобы открыть файл DSS, нажмите на кнопку и выберите Waller.dss из вашего рабочего каталога. Теперь окно должно выглядеть так:

Данные DSS хранятся в записях таблицы, каждая из которых соответствует 24-часовому приращению. потоков данных временных рядов. Каждая запись описывается несколькими параметрами, некоторые из которых показаны на столбцы с названиями Часть A, Часть B и т. д. следующим образом:

Столбец	Описание
A	????
B	Идентификатор гидрологического элемента ГМС (суббассейн, соединение и т. д.)
C	Flow type (baseflow, floodflow)
D	Date
E	Model Time Step
F	HMS Run ID

HEC-RAS позволяет просматривать гидрограф любой записи DSS. Поскольку наибольшие потоки для нашей модели произойдет 1 февраля, мы сосредоточимся на данных за этот день. Нажмите на любую запись со столбцом C = ПОТОК и столбец D = 01FEB1999, а затем нажмите, чтобы увидеть соответствующий гидрограф:

Координаты курсора (время, расход) отображаются в правом нижнем углу графика. Линии сетки можно отобразить, вызвав пункт меню Options/Grid .

Выйдите из окна графика и вернитесь в окно «Установить местоположения для соединений DSS». Мы сейчас собираемся связать сечения HEC-RAS с расчетными потоками DSS из HEC-HMS. Следующая таблица показывает взаимосвязь между стыками в модели бассейна HEC-HMS и поперечными сечениями в HEC-RAS файл геометрии:

HEC-HMS Junction	HEC-RAS Cross-Section
Junction with Hemphill Branch	12609
MLK Blvd	8916
15th Street	7089
7th Street	3591
1st Street	1157
Colorado River	0

Процедура связывания записей DSS со связанными с ними сечениями выглядит следующим образом:

1. Выберите речной вокзал из выпадающего списка
2. Нажмите на кнопку «Добавить выбранное местоположение в таблицу»
3. Щелкните запись DSS, в которой часть B соответствует выбранному поперечному сечению. Гарантировать в этой колонке части B указано «FLOW», а в части C указано «01FEB1999». Нажмите «Выбрать путь к DSS», чтобы связать данные.
4. Повторите для каждого соединения (нажмите OK, когда закончите со всеми соединениями).

После установки записей DSS для шести соединений вернитесь к основному окну данных установившегося потока. и выберите Импорт файла/DSS . Заполните поля, как показано ниже:

Нажмите кнопку «Импорт данных», и потоки из HEC-HMS будут импортированы в вашу модель HEC-RAS.

Как обсуждалось ранее, метод прямого шага использует известную отметку водной поверхности (и несколько гидравлических параметров) для расчета высоты водной поверхности на соседнем сечении. Будем считать подкритическим режим потока для нашей модели, поэтому расчеты начнутся с нижнего конца. Таким образом, поверхность воды Должна быть известна высота нижней границы. Чтобы установить это значение, нажмите кнопку кнопку из окна данных установившегося потока. HEC-RAS позволяет пользователю установить граничное условие высоты водной поверхности четырьмя способами:

1. Известная водная поверхность – на основе данных наблюдений
2. Критическая глубина — программа рассчитает критическую глубину
3. Нормальная глубина — программа рассчитает нормальную глубину
4. Кривая номинальной мощности — превышение, определенное на основе существующей кривой отношения уровня к расходу

В этом уроке мы будем использовать параметр критической глубины. Щелкните поле в столбце «Вниз по течению», а затем нажмите на кнопку критической глубины.

Нажмите OK, чтобы вернуться к основному окну устойчивого потока. Вы заметите, что каждое соединение теперь им назначены пиковые значения расхода из выходных данных HMS DSS. Для падающих сечений между соединениями HMS применяется значение потока вышестоящего соединения. Однако наиболее поперечному сечению вверх по течению, номер 32093, не присвоено значение расхода. Вам нужно будет введите число здесь, но его величина на самом деле не имеет значения, потому что вычисления будут двигаться от нижнего течения к восходящему (докритический поток). И для этого урока мы в основном интересуются профилями водной поверхности между Ю.Т. и река Колорадо. Введите значение 2700. Все необходимые параметры потока теперь введены в модель! В меню файлов выберите Сохранить данные о расходе и сохранить данные о расходе под именем «Расходы за 100 лет». Покинуть редактор данных потока и вернитесь в окно проекта HEC-RAS, выберите File/Exit Flow Data Редактор .

---

Выполнение модели

После создания файлов геометрии и потока можно выполнить модель HEC-RAS. Выберите Моделирование/ Анализ установившегося потока из окна проекта. Но прежде чем запускать модель, нужно сделать последний шаг. требуется: определение плана. План определяет файлы геометрии и потока, которые будут использоваться в моделирование. Чтобы определить план, выберите Файл/Новый план . Вам будет предложено предоставить название плана и 12-символьный короткий идентификатор.

Чтобы выполнить модель, сначала убедитесь, что переключатель режима потока установлен на «Подкритический». а затем нажмите кнопку вычисления. Все окна HEC-RAS, которые вы использовали до этого момента, просто графические пользовательские интерфейсы, используемые для ввода данных для модели. Вычисления фактически выполняется программой FORTRAN с именем SNET. Щелчок по кнопке вычисления запускает SNET. и открывает окно DOS, которое показывает ход симуляции. Когда вычисления полный, ПРОГРАММА ЗАВЕРШЕНА НОРМАЛЬНО Должно появиться сообщение .

Закройте окно DOS, нажав X в правом верхнем углу.

---

Просмотр результатов

Доступно несколько методов просмотра выходных данных HEC-RAS, включая профили поперечного сечения, перспективные графики и таблицы данных. В окне проекта выберите View/Cross-Sections .

Вид поперечного сечения аналогичен тому, который был показан, когда мы редактировали данные поперечного сечения. Тем не менее выходной вид также показывает высоту линии общего энергетического напора (показана в легенде как «пиковые потоки EG»), поверхность воды («Пиковый расход WS») и критическая глубина («Критический пиковый расход»). Как и в поперечном сечении Редактор геометрии можно использовать для перехода к другим сечениям. Для профиля весь охват, выберите Вид/Профили поверхности воды из окна проекта.

Используя пункт меню Options/Zoom In , вы можете сфокусироваться на определенном участке досягаемости, чтобы увидеть, как поверхность воды относится к сооружениям в канале, таким как мосты. Другие доступные варианты графического отображение выходных данных включает графики распределения скоростей ( View/Cross-Sections/Options/Velocity Распределение ) и псевдо 3D графики ( Графики вида/X-Y-Z в перспективе ). Проведите немного времени, играя вокруг с некоторыми из параметров отображения.

Для гидравлического проектирования часто бывает полезно знать расчетные значения различных гидравлических параметров. HEC-RAS предлагает множество вариантов табличного отображения выходных данных. В окне проекта выберите View/ Таблица поперечных сечений .

Полученная таблица включает ряд гидравлических параметров, в том числе отметку водной поверхности, напор потери и площадь поперечного сечения. В нижней части окна ошибка и примечания (если есть), возникшие в результате показаны расчеты стационарного потока. Когда вы просматриваете поперечные сечения, взгляните на некоторые сообщений об ошибках. Для нашей модели, похоже, основной проблемой является слишком мало поперечных сечений. Доступ к дополнительным табличным выходным данным можно получить, вызвав Вид/Профиль Таблицы с главной окно проекта. Можно просматривать многочисленные форматы и типы данных, выбирая различные таблицы из Станд. Столы меню.

---

Уборка

Добро пожаловать в конец того, что, я надеюсь, дало вам больше информации о гидравлическом моделировании рек.

No related posts.