Пьезометрический график и время прохождения

Кратко. Пьезометрический график показывает вдоль маршрута напоры в подающем и обратном трубопроводах, рельеф и линию статического напора. Маршрут задаётся щелчками по узлам, между ними сервер берёт кратчайший путь по сети. Второй расчёт можно наложить пунктиром («двойной пьезометр»), маршрут — сохранить как направление, по маршруту — посчитать время движения воды.

Зачем это

Пьезометр — главный рисунок режимщика. Таблица напоров по 1000 узлам ничего не говорит, а линия, которая падает ниже крыш домов, сразу показывает, где опорожнятся отопительные системы. По пьезометру выбирают место насосной станции, уставку регулятора, проверяют, хватит ли напора концевому потребителю и не раздавит ли радиаторы у источника.

Что на графике

Линия	Как считается
Напор в подающем (красная)	z + pih подачи из результатов расчёта (us_out) — полный напор, м
Напор в обратном (синяя)	z + pih обратки
Рельеф (коричневая)	отметка верха трубы узлов
Статика (пунктир)	max(z + Hзд) + 5 м по фрагментам маршрута

Ось X — расстояние от начала маршрута по сумме длин участков. Для всего маршрута берётся один расчёт — последний, в котором есть узлы маршрута. Без расчёта график покажет только рельеф.

Как читать график

• Зазор между линиями подачи и обратки — располагаемый напор ΔH. У концевого потребителя он должен покрывать потери во вводе (элеватор, теплообменник).
• Обратка должна быть выше рельефа плюс высота здания с запасом около 5 м: иначе верхние этажи зависимых систем опорожняются и завоздушиваются.
• Пьезометрический напор (над землёй) в обратке у зависимых систем — не больше примерно 60 м (прочность чугунных радиаторов); подача — не выше допустимого для труб и арматуры (в анализе режима — 150 м).
• В подаче напор должен не давать воде вскипеть: при 130 °C — не меньше 0,535·130 − 49,2 = 20,4 м (урок 11).
• Крутой уклон линии — большие потери на участке: малый диаметр, прикрытая задвижка, шайба.

Статический напор

Когда насосы остановлены, напоры в подаче и обратке выравниваются. Линия статики — уровень, который должны держать подпиточные насосы, чтобы самое высокое здание осталось заполненным:

Hстат = max(z + Hзд) + 5 м        по узлам фрагментов маршрута; узлы с отметкой 0 не участвуют
пример: здание 30 м на отметке 812 м  →  Hстат = 812 + 30 + 5 = 847 м

Подсказка у линии называет здание, которое задаёт статику. Если это неожиданный объект — проверьте его отметку и высоту: одна ошибка в отметке (1,0 м вместо 870 м) поднимает или роняет линию на сотни метров.

Двойной пьезометр

Наложение второго расчёта того же фрагмента (последние 10) пунктиром — сравнение «было/стало»: до и после наладки, нормальный и аварийный режим, зима и лето. Пример: закрыли задвижку на кольце — пунктирная линия подачи за ней падает, ΔH у концевых потребителей уменьшается.

Время прохождения

За сколько вода дойдёт от источника до потребителя — чтобы понять, когда изменение температуры на источнике дойдёт до дома, сколько длится промывка. Время участка берётся из результатов расчёта (ut_out.a11):

t_участка = L / v / 60                                   мин
napr = +1, если линия направлена от текущего узла к следующему, иначе −1
подача:  если q · napr · t_накоп < 0  → «нет движения»,  иначе t_накоп += t_участка · napr
обратка: если q · napr · t_накоп > 0  → «нет движения»,  иначе t_накоп += t_участка · napr
итог: |t_накоп|  →  «H часов M минут S секунд» (доли отбрасываются)

Пример: 500 м при 1,2 м/с — 6,94 мин; 300 м при 0,9 м/с — 5,56 мин; 120 м при 0,5 м/с — 4,00 мин; Σt = 16,5 мин = «0 часов 16 минут 30 секунд». Подача и обратка считаются отдельно.

Как сделать в ТГИД

• Маршрут, график, таблица узлов, время прохождения, CSV и официальный профиль Excel, направления — Пьезометрический график.
• Формулы напоров и потерь — Гидравлическая модель сети и формулы.
• Гидростатические зоны всего фрагмента — Анализ режима.

Задания

1. Время прохождения

Маршрут: 800 м при 1,4 м/с, 450 м при 1,0 м/с, 200 м при 0,4 м/с. Сколько идёт вода?

Ответ

800/1,4/60 = 9,52, 450/1,0/60 = 7,50, 200/0,4/60 = 8,33 мин; итого 25,36 мин — «0 часов 25 минут 21 секунда». Последние 200 м дают треть времени: медленные концевые участки определяют запаздывание.

2. Хватит ли статики

Подпиточный насос держит в обратке источника полный напор 840 м. Самое высокое здание — 9 этажей, 30 м, на отметке 812 м. Что будет при остановке сетевых насосов?

Ответ

Нужно 812 + 30 + 5 = 847 м, есть 840 м — на 7 м меньше. Верх здания (840 − 812 = 28 м над землёй, меньше 30 м) опорожнится. Нужно поднять напор подпитки или отделить здание (независимая схема, отдельная зона).

3. Опорожнение по графику

В узле дома высотой 27 м отметка 760 м, полный напор в обратке 784 м, в подаче 812 м. Что видно на пьезометре?

Ответ

Пьезометрический напор обратки 784 − 760 = 24 м меньше 27 + 5 = 32 м: линия обратки ниже крыши с запасом — верхние этажи зависимой системы опорожнятся. Располагаемый напор 812 − 784 = 28 м при этом может быть достаточным: дело не в перепаде, а в уровне обратки. Решение — подпорная шайба на обратке (урок 12) или регулятор подпора.