Поиск методики гидравлического расчета сложной системы Опции

[Akor9]

Всех приветствую! Хочу сформировать методику расчета сложной системы с несколькими насосами, в.т.ч. и на кольцевых ветках. Дабы было понятнее, вот пример:
https://ibb.co/HNJP512 (не нашел как тут вставлять картинку)
Система состоит из кольцевой линии 1-2-3-5-6-10-11 и возвратной ветки 4-7-8-9.
Насос на кольцевой линии задуман для преодоления сопротивления кольцевой линии, а дополнительный насос на возвратной ветке обеспечивает подачу рабочей среды к потребителю, условно обозначенному как сопротивление 7-8.
Из исходных данных для системы: длины, диаметры и материал трубопроводов, параметры местных сопротивлений, теплофизические свойства рабочей среды, характеристики насосов.
Задача: определить реальные расходы и давления в каждой из точек системы.

Если убрать насос на участке 4-7, то задача решается, пусть и не тривиально:
1) Задаемся расходом в точке 2,
2) Ветки 4-7-8-9-10 и 4-5-6-9-10 уравниваем по сопротивлениям за счет деления расхода в тройнике 3-4-5
3) Просчитываем недостающие участки и получаем понимание о полном сопротивлении сети
4) По сопротивлению сети получаем рабочую точку насоса. Сравниваем полученный расход с заданным и итерируемся до требуемой точности.

Появление же насоса на ветке 4-7 ставит меня в ступор. Какой участок считать напорным, какой всасывающим и вообще с какой стороны подходить к данной задаче...

В общем, буду рад любым вашим мыслям в рамках данного вопроса.

[Akor9]

Всех приветствую! Хочу сформировать методику расчета сложной системы с несколькими насосами, в.т.ч. и на кольцевых ветках. Дабы было понятнее, вот пример:
https://ibb.co/HNJP512 (не нашел как тут вставлять картинку)
Система состоит из кольцевой линии 1-2-3-5-6-10-11 и возвратной ветки 4-7-8-9.
Насос на кольцевой линии задуман для преодоления сопротивления кольцевой линии, а дополнительный насос на возвратной ветке обеспечивает подачу рабочей среды к потребителю, условно обозначенному как сопротивление 7-8.
Из исходных данных для системы: длины, диаметры и материал трубопроводов, параметры местных сопротивлений, теплофизические свойства рабочей среды, характеристики насосов.
Задача: определить реальные расходы и давления в каждой из точек системы.

Если убрать насос на участке 4-7, то задача решается, пусть и не тривиально:
1) Задаемся расходом в точке 2,
2) Ветки 4-7-8-9-10 и 4-5-6-9-10 уравниваем по сопротивлениям за счет деления расхода в тройнике 3-4-5
3) Просчитываем недостающие участки и получаем понимание о полном сопротивлении сети
4) По сопротивлению сети получаем рабочую точку насоса. Сравниваем полученный расход с заданным и итерируемся до требуемой точности.

Появление же насоса на ветке 4-7 ставит меня в ступор. Какой участок считать напорным, какой всасывающим и вообще с какой стороны подходить к данной задаче...

В общем, буду рад любым вашим мыслям в рамках данного вопроса.

[Melkiades]

Пытаетесь изобрести велосипед. Методики подобных расчетов давно известны, ключевое слово потокораспределение. Т.е. какой расход будет на каждом участке системы при работе заданного насоса или изменении входного напора.

И не надо никаких уравниваний "делением расхода". Все решается через характеристики сопротивлений участков (не КМС) и правил определения их для последовательных и параллельных соединений участков.

Если же где-то внутри системы есть дополнительный насос, то он также рассматривается как характеристика сопротивления насоса, только она будет отрицательной.

В схеме на картинке участок 3-9 это просто один из последовательно соединенных участков всей системы. Но его характеристика сопротивления равна характеристике сопротивления двух параллельных участков 4-9 и 5-6 с учетом что на 4-9 есть отрицательное сопротивление - насос.

[nagger]

epanet.

[Aerl]

Ну во-первых что из себя представляют потребители? Расход в системе остается неизменным если я правильно понял? т.е. нет непосредственного водоразбора?

Сообщение отредактировал Aerl - 2.2.2021, 10:37

[Akor9]

Водоразбора нет. Потребитель - некое оборудование создающее сопротивление в зависимости от проходящего через него расхода раб среды. Одномерная статика.

А напор "второго насоса", мы представляем в виде отрицательного сопротивления, которое, в свою очередь, есть функция от расхода на входе в этот насос? Правильно понял?

nagger, моя цель - досконально разобраться в методике и сформировать понимание, а не сам результат без описания процесса.

Сообщение отредактировал Akor9 - 2.2.2021, 11:07

[Aerl]

А напор "второго насоса", мы представляем в виде отрицательного сопротивления, которое, в свою очередь, есть функция от расхода на входе в этот насос? Правильно понял?

Что-то типа того, можно сделать увязку, сумма потерь напора в кольце должна быть равна нулю с учетом напора развиваемого насосом, или если переформулировать сумма потерь напора в кольце взятых со знаком согласно направлению движения воды должны быть равны напору насоса. В экселе думаю можно даже без увязки решить.


Сообщение отредактировал Aerl - 2.2.2021, 11:41

[Spok_only]

В экселе думаю можно даже без увязки решить.

Без увязки не решить. Кроме того, до проведения увязки необходимо вывести уравнения работы насосов.

[Aerl]

Без увязки не решить. Кроме того, до проведения увязки необходимо вывести уравнения работы насосов.

Функцией подбора параметра в эксель)) думаю можно по экспериментировать) ну, по классике это увязка конечно) уравнение насос само собой

Сообщение отредактировал Aerl - 2.2.2021, 13:28

[Spok_only]

Функцией подбора параметра в эксель)) думаю можно по экспериментировать) ну, по классике это увязка конечно) уравнение насос само собой

Побор параметра при увязке кольцевых сетей не работает.
Там немного другое
http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=18836
И чтобы увязать работу НС 2 подъема на сеть с ВБ (более точный расчет), выводится уравнение работы насосов ( Н=f(Q ), далее появляется "фиктивное кольцо" и только тогда делаем дополнительную увязку сети, с учетом уровней воды в РЧВ и ВБ

На мой взгляд, Akor9 хочет заняться мартышкиным трудом

[Aerl]

Побор параметра при увязке кольцевых сетей не работает.

Звучит как вызов) в обычном случае да, не работает, но в данном примере есть одна идея)

[Spok_only]

Звучит как вызов) в обычном случае да, не работает, но в данном примере есть одна идея)

Желаю успешного решения.
Приходилось ли Вам делать гидравлические расчеты (увязку систем отопления) методом характеристик сопротивления ?

[Aerl]

Желаю успешного решения.
Приходилось ли Вам делать гидравлические расчеты (увязку систем отопления) методом характеристик сопротивления ?

Может и приходилось, если суть коротко опишите)

[Spok_only]

Может и приходилось, если суть коротко опишите)

Зря задал вопрос, проехали.

Появление же насоса на ветке 4-7 ставит меня в ступор.

Прочитал ещё несколько раз ваш первый пост. Из ступора выйти не могу:)
Странная нумерация узлов, участков, какие то расходы и т.д., короче не для моего это уровня.

[Melkiades]

Желаю успешного решения.
Приходилось ли Вам делать гидравлические расчеты (увязку систем отопления) методом характеристик сопротивления ?

Там это обычное дело. Система замкнутая, расходы равномерные, потери на циркуляцию. И квадратичная зависимость потерь напора от расхода.

В водопроводе несколько иное, есть водоразбор со своими характеристиками, есть вероятность действия, есть геометрическая высота подъема.

Но принцип сложения характеристик последовательных участков и проводимостей параллельных един. И потокораспределение в тупиковых сетях так же считается.

мы представляем в виде отрицательного сопротивления, которое, в свою очередь, есть функция от расхода на входе в этот насос?

Конечно. У каждого лопастного насоса есть своя характеристика. В общем виде это H=Ho-Sн*Q^2

где Ho напор при нулевом расходе, Sн характеристика внутреннего сопротивления. Это как раз формула параболы насоса в рабочем диапазоне. Раньше Ho и Sн были в каталогах. Но их легко вывести сняв три точки с нарисованной характеристики. У нас в программе так делается, если паспортные данные неизвестны.

А теперь такая формула "военная тайна", зато много сложных.

[Aerl]

ТС есть какие-нибудь конкретные значения? чтобы не решать абстрактного коня в кубе?

[Spok_only]

«Так таки так, але трішечки не так»

Конечно. У каждого лопастного насоса есть своя характеристика. В общем виде это H=Ho-Sн*Q^2

Уточняю. Приведенная вами формула справедлива только для рабочей зоны насоса . Вы вот сами ниже об этом упоминаете.

Это как раз формула параболы насоса в рабочем диапазоне.

где Ho напор при нулевом расходе

Не правда. Формула не описывает восходящий участок от нуля до переломной точки, который не является рабочей зоной. H_o – это вычисленное значение, которое к напору при нулевом расходе не имеет никакого отношения, за исключением некоторых типов насосов, у которых нет восходящей части.

Раньше Ho и Sн были в каталогах.

В каталогах начиная с 70-х годов я не встречал этих значений. Может быть в каталогах 30 ÷ 40-х они были ?

Но их легко вывести сняв три точки с нарисованной характеристики. У нас в программе так делается

Зачем три ? Ведь для нахождения двух неизвестных надо иметь две крайние точки из рабочего диапазона (Абрамов «Водоснабжение»). Странная у вас программа.

А теперь такая формула "военная тайна", зато много сложных.

Неужели формула вида H=A+Bq+Cq² такая уж сложная ? Вот она то и описывает весь диапазон работы насоса. И выводится она по трем точкам с нарисованной характеристики с помощью Excel (добавить линию тренда, показать уравнение на диаграмме). Была тема на форуме.

[Spok_only]

Звучит как вызов)

Дуэли не будет.
Система двух уравнений. Максимально упростил, о сути всех составляющих которых вы знаете (или догадаетесь)

A₁+B₁q₁+C₁q₁²-S₁q₁²+S_смq_см²=0
A₂+B₂q₂+C₂q₂²-S₂q₂²-S_смq_см²=0

Систему уравнений с тремя неизвестными q₁, q₂, q_см методом подбора параметра в Excel не решить. Обычная увязка двух колец.

[Spok_only]

Дуэли не будет.
Система двух уравнений. Максимально упростил, о сути всех составляющих которых вы знаете (или догадаетесь)

A₁+B₁q₁+C₁q₁²-S₁q₁²+S_смq_см²=0
A₂+B₂q₂+C₂q₂²-S₂q₂²-S_смq_см²=0

Систему уравнений с тремя неизвестными q₁, q₂, q_см методом подбора параметра в Excel не решить. Обычная увязка двух колец.

Надо самого себя поправить.
В этих уравнениях q_см= q₂-q₁
Имеем систему уравнений с двумя неизвестными q₁ и q₂
Увязка двух колец.

[Aerl]

Да, только хотел написать про узловой баланс. Функция насоса конечно всю малину портит, ну ладно, и так справлюсь, смысл в том что свести к одному уравнению и одному неизвестному

[Akor9]

Господа специалисты, вы уходите в космические дебри. Характеристика насоса, будь она неладна, всегда есть в ТУ на насос, ее легко получить построив экспоненциальный тренд. Кавитацию и рабочую зону пока забудем, это все частности.
Aerl просил пример с исходными данными. Вот пример.
На коленке задался длинами участков, диаметрами, и местными сопротивлениями (примерно, чтобы не поднимать Идельчика), прописал характеристики насосов (на основной ветке [расход от потерь] по всему тракту, и на байпасе [потери от расхода] в байпасе). Сбалансировал расходы через тройники по потерям и "насос как сопротивление, только с минусом", далее сбалансировал характеристику основного насоса по полным потерям в тракте. Все через итерации, чтобы ничего руками не подбирать.
Файл прикладываю, если слетит расчет, включите итеративные вычисления в настройках и зажмите F9 на минуты полторы, пока не перестанет считать.
Повторюсь, что делал в перерыве на коленке, могут быть косяки по невнимательности, но сама идея выполнена правильно.
Вопрос с тем, насколько корректно было задаваться характеристикой насоса на байпасе "через отрицательное сопротивление". В принципе, криминала я тут не вижу, и, скорее, склоняюсь к тому, что методика легитимна. Взгляд с другой колокольни приветствуется.
Ну и следующая задача - сделать переход от потерь к коэффициентам потерь / отнесенным потерям или еще чему-то, что позволит отказаться от итераций, или хотя бы сократить их раз в дцать. Гуглю потихоньку "потокораспределение".

Сообщение отредактировал Akor9 - 3.2.2021, 19:32

Прикрепленные файлы

 Книга1x__1_.xlsx ( 51,01 килобайт ) Кол-во скачиваний: 22

 

[Melkiades]

[attachment=147430:pump_add.png]

Уточняю. Приведенная вами формула справедлива только для рабочей зоны насоса . Вы вот сами ниже об этом упоминаете.
...
Не правда. Формула не описывает восходящий участок от нуля до переломной точки, который не является рабочей зоной. H_o – это вычисленное значение, которое к напору при нулевом расходе не имеет никакого отношения, за исключением некоторых типов насосов, у которых нет восходящей части.
....

В каталогах начиная с 70-х годов я не встречал этих значений. Может быть в каталогах 30 ÷ 40-х они были ?
...

Зачем три ? Ведь для нахождения двух неизвестных надо иметь две крайние точки из рабочего диапазона (Абрамов «Водоснабжение»). Странная у вас программа.
...
Неужели формула вида H=A+Bq+Cq² такая уж сложная ? Вот она то и описывает весь диапазон работы насоса. И выводится она по трем точкам с нарисованной характеристики с помощью Excel (добавить линию тренда, показать уравнение на диаграмме). Была тема на форуме.

Дяденька, не ругайтесь. Вы большой ученый, Вы системы уравнений знаете, Вы Абрамова читали наизусть. Абрамов это голова, он и про потокораспределение пишет, только методики расчетов архаичные.

Но мне взрослые тетеньки рассказали, что во всех науках есть свои "коровы", которых кто-то доит. Вот Абрамов - Водоснабжение. А Турк - тот насосы. Это его "корова". Так и у Турка есть и "трехчленная" формула характеристики, и так, которую я написал.

Да, она для рабочего диапазона, но тот же Турк указывает

Приведенные уравнения справедливы в пределах, rде рабочие xaрактеристики могут быть приняты за прямую или квадратичную кривую. Коэффициенты а и Ь постоянны и установлены для выпускаемых типоразмеров насосов.

Кривая отражает характеристику точнее, вот потому в программе "формула насоса" определяется именно по трем точкам.
А вне рабочего диапазона для целей программы и не требуется. Ну и зачем в автономной программе при добавлении в справочник насосов любого нового насоса использовать Excel? Просто даем возможность глядя на кривую в справочнике ввести несколько параметров и запомнить этот насос на всю жизнь.

Осмелюсь приложить картинку.

Но зато потом можно и параллельную работу рассчитывать, и потокораспределение.

Что касается параметров насосов, так ведь источников много, и не 30-х годов. Например есть такой д.т.н. Зингер, Николай Михайлович. Он написал книгу "Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем", несколько раз изданную (у моей бабушки 76 и 87 годов издания), да еще страсть как много на эту тему.

Так от приводит формулы характеристик насосов от самых маленьких до Д12500. Ну, откуда-то они их взял, не мое дело проверять. А кроме того очень толковые методики всех видов гидравлических расчетов - как раз для программ удобные.

Не, я понимаю, что для "птенцов гнезда Абрамова" какой-то Зингер не указ.

PS Я вот тут вспоминал, где же я встречал имя Spok_only, не считая Калсона. И нашел! Мне теперь поручено дальнейшее сопровождение программ, изучаю их исходники. Нашел комментарий в функциях по определению Alpha:
{
SpokOnly с АВОК:
Эта формула выведена мной в 1995 году. Описывает весь диапазон NP=0,015?2000, табл.2 прил.4 к СНиП 2.04.01-85.
Абсолютная погрешность - до 1%.

?=0,062 + 0,202A + 0,7035(A + 0,014)^0.4598 http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=41260
где: A=NP

ЗУ: Формула лучшая, но не применяем, используем Alpha2np!! Более точная, табличные значения совпадают на 100%
}

Имейте ввиду, Вас помнят!

Сообщение отредактировал Melkiades - 3.2.2021, 19:44

Прикрепленные файлы

 pump_add.png ( 66,38 килобайт ) Кол-во скачиваний: 19

 

[Spok_only]

Дяденька, не ругайтесь ...

Было желание ответить, но лучше проигнорирую.

[Aerl]

Ну и следующая задача - сделать переход от потерь к коэффициентам потерь / отнесенным потерям или еще чему-то, что позволит отказаться от итераций, или хотя бы сократить их раз в дцать. Гуглю потихоньку "потокораспределение".

Это называется удельная гидравлическая характеристика трубопровода/сети.
А в общем в Вашей таблице какой-то касяк, либо я ее не понял, суть в том что потери напора на 5-6 слишком уж маленькие. Характеристику насоса нужно плюсовать в данном случае.

[Akor9]

Все там верно, в 5-6 идёт расход небольшой

[Aerl]

Все там верно, в 5-6 идёт расход небольшой

Хотя да, согласен

Сообщение отредактировал Aerl - 4.2.2021, 13:15