6. Гидравлический расчет системы отопления

Расчет заключается в подборе диаметров трубопроводов системы отопления

таким образом, чтобы при расчетных расходах теплоносителя потери

давления во всех циркуляционных кольцах были не более расчетного

циркуляционного давления Δ Рр. В качестве расчетной схемы системы

используют аксонометрическую схему.

Расчет рекомендуется выполнять в следующем порядке.

1. Выбирают расчетные циркуляционные кольца, главным из которых

является кольцо, имеющее наибольшую длину. В реальных проектах

проводят расчет всех колец, в учебном – число колец ограничено, но расчеты

наибольшего и наименьшего по длине колец обязательны. На

аксонометрической схеме нумеруют все участки рассчитываемых колец

системы. Границами участков являются точки слияния или разделения

потоков.

На схеме приводят тепловые нагрузки нагревательных приборов. В курсовом

проекте можно не учитывать потери теплоты в теплопроводах, проходящих в

неотапливаемых помещениях, и потоки теплоты, поступающие в помещения

от расположенных в них труб. В этом случае тепловые нагрузки

нагревательных приборов равны теплопотерям помещений, в которых они

расположены.

Для всех расчетных участков циркуляционных колец приводят их расчетные

потоки теплоты Qуч, Вт, и длины l , м.

2. Расчетные потоки теплоты для участков системы определяют по формуле

Qуч = Σ Q1 β 1 β 2 + Q2 + Q3 ,

где Σ Q1 – сумма тепловых нагрузок нагревательных приборов, к которым

подводится или от которых отводится теплоноситель по данному участку; Q2

и Q3 – потери теплоты от остывания воды в магистралях и поток теплоты в

помещение от расположенных в них трубах; β 1 и β 2 – коэффициенты условий

работы прибора (прил. 6).

Как уже было сказано выше, в данном проекте возможно принять Q2 = 0 и Q3

= 0 , формула тогда приобретает вид

Qуч = Σ Q1 β 1 β 2 . (6.1)

3. Определяют циркуляционное давление для каждого рассчитываемого

кольца Δ Рр, Па.

В системах с естественной циркуляцией

Δ Рр = Δ Ре ; (6.2)

Δ Ре = Δ Ре. пр + Δ Ре. тр , (6.3)

где Δ Ре. пр – давление, возникающее за счет остывания воды в приборах; Δ

Ре. тр – то же за счет остывания воды в трубах, Δ Ре. тр учитывают только для

систем с верхней разводкой и определяют по справочным данным [4, прил.

4]. В курсовом проекте δ Ре. Тр принимать 150 Па.

Давление, возникающее за счет остывания воды в приборах, определяют __________для

систем с естественной и насосной циркуляцией по одним формулам. Пример

расчетных схем его определения в различных системах дан на рис. 6.1, 6.2.

Для двухтрубных систем водяного отопления

Δ Ре. пр = gh (ρ о – ρ г), (6.4)

где h – расстояние от центра котла или водонагревателя до центра

нагревательного прибора в расчетном кольце, м; ρ о и ρ г – плотности горячей

и охлажденной воды в системе отопления, кг/м3.

Для однотрубных систем водяного отопления при верхней разводке

Δ Ре.пр = ghпр (ρ о – ρ г)+ gh1(ρ см1 – ρ г)+ gh2 (ρ см.2 -ρ г)+.., (6.5)

где hпр – вертикальное расстояние от центра генератора тепла до центра

нагревательного прибора первого этажа, м; h1, h2 и т. д. – вертикальное

расстояние от центра нагревательных приборов одного этажа до центра

приборов следующего этажа, м; ρ г , ρ см1 , ρ см2 , .... ρ о – плотности воды,

поступающей в систему, смеси воды на соответствующем участке и

охлажденной воды, кг/м3. В системах с нижней разводкой и размещением

нагревательных приборов на нисходящей и восходящей частях стояка в

формуле (6.5) для участков, соответствующих h1, h2 и т.д., вместо ρ г

подставляют плотности воды на соответствующих участках восходящего

стояка.

Рис. 6.1. Расчетная схема двухтрубной системы водяного отопления с

насосной циркуляцией: 1 – генератор тепла; 2 – насос; 3 – расширительный

сосуд; 4 – главный стояк; 5 – нагревательные приборы; буквенные

обозначения см. экспликацию к формуле (6.4)

Плотности воды определяются в зависимости от ее температуры по

справочным данным [4, прил. 3] или по прил. 5. Температуру воды на

участках стояка однотрубной системы водяного отопления определяют по

формуле

tсм = tг – Σ Qi Δ tст / Qст , (6.6)

где tг – температура горячей воды, подаваемой в систему отопления,0С; Σ Qi

– суммарная тепловая нагрузка приборов на стояке, расположенных выше

(ранее) рассматриваемого участка по течению воды, Вт; Δ tст – перепад

температур теплоносителя на стояке, равный разности (tг – tо) ,0С ; Qст ____________–

тепловая нагрузка стояка, Вт.

Рис. 6.2. Расчетная схема однотрубной системы водяного отопления с

насосной циркуляцией: 1–5 см. рис. 6.1 и экспликацию к формуле (6.5).

В системах с насосной циркуляцией расчетное циркуляционное давление

для каждого рассчитываемого кольца Δ Рр, Па, определяют по формуле

Δ Рр = Δ Рнас+ ЕΔ Ре , (6.7)

где Δ Рнас – циркуляционное давление, создаваемое насосом или

гидроэлеватором, Па; Е – доля естественного давления, которую

целесообразно учитывать в расчетах; Δ Ре – естественное давление,

вызванное охлаждением воды в системе и определяемое по формуле (6.3).

Обычно принимают Δ Рнас = 10 12 кПа, Е = 0,4 0,5 для двухтрубных или Е=1

для однотрубных систем отопления.

При теплоснабжении от ТЭЦ или ЦТП и использовании гидроэлеватора (см.

рис. 4.2) циркуляционное давление также определяют по формуле (6.7), но Δ

Рнас находят как

Δ Рнас= Δ Рс /1,4(1+U)2, (6.8)

где Δ Рс – перепад давлений в подающей и обратной магистралях ТЭЦ, Па,

(по заданию); U – коэффициент смешения, представляющий собой

отношение массы подмешиваемой охлажденной воды Gп к массе воды,

поступающей из тепловой сети в систему Gс, и определяемый по формуле

U = (T – tг)/(tг – t0), (6.9)

здесь T – температура перегретой воды в подающей магистрали ТЭЦ, °С (по

заданию); tг – температура воды, поступающей в систему отопления, °С; t0 –

температура воды на выходе из системы отопления, 0С, обычно

принимаемая равной 70 °С (при подключении к тепловой сети через

водонагреватель рекомендуется 60–65 °С).