Гидравлический расчет системы отопления способом удельных линейных потерь давления на трение.

Гидравлический расчет трубопроводов при выполнении курсового про­екта производится для основного циркуляционного кольца. Расход во­ды в каждом стояке или на участке вычисляют по формуле

,

где Q - тепловая нагрузка стояка или участка, Вт; t_Г, t_О - расчетная тем­пература горячей и обратной воды в системе отопления, °С; с - удельная массовая теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/(кг·°С); β₁ - коэффициент учета дополнительного теплового потока ус­танавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины β₁ = 1,02, принимается по табл. 9.4 [4,Справочник проектировщика. Отопление и вентиляция, ч1];

β₂ - коэффициент учета до­полнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных огра­ждений, принимается по табл. 9.5 [Справочник проектировщика. Отопление и вентиляция, ч1], для чугунных радиаторов, установлен­ных у наружной стены, в том числе под световым проемом β₂ = 1,02.

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления производят в следующей последовательности.

1. После определения тепловой мощности системы отопления, размещения отопительных приборов и теплового пункта вычерчивают схему трубо­проводов с изображением всех поворотов, ответвлений, запорно-регулирующей арматуры.

2. На схему наносят тепловые нагрузки всех отопительных приборов (запи­сываются на расчетной схеме системы отопления над прямоугольниками, изображающими отопительные приборы), которые суммируются по стоя­кам и отдельным кольцам циркуляции.

3. Выбирают основное циркуляционное кольцо, т.е. наиболее протяженное, имеющее наибольшую тепловую нагрузку.

4. Расчетное циркуляционное кольцо разбивают на участки. На каждом уча­стке проставляют тепловую нагрузку (в числителе) и его длину (в знаме­нателе). Расчетное (основ­ное) циркуляционное кольцо, выделенное жирной линией и включает уча­стки 1..n. Участком называется трубопровод, на котором расход проте­кающей воды, температура воды и диаметр трубопровода остаются неиз­менными. Нумеруют участки, начиная от распределительного коллектора и кончая сборным коллектором.

5. Определяют расчетное давление ΔP_P, Па, которое складывается из давле­ния, создаваемого элеватором ΔP_Н и естественного циркуляционного дав­ления ΔP_E за счет остывания воды в отопительных приборах

,

Величину ΔP_Н определяют по формуле

,

Где - разность давления в наружных тепловых сетях, в месте ввода в здание, кПа ( кПа.) Разность давлений в системе отопления в 4-10 раз меньше разности давле­ний в месте присоединения системы отопления. Обычно принимают разность давлений в системе отопления 10 -15 кПа, тогда принимаем ( = от 40…150 кПа.); и - коэффициент смешения, который находят из соотношения

,

где - расчетная температура воды в тепловой сети. °С; и - то же, что и в формуле (26).

Величину ΔP_E определяют по зависимости

,

где h - вертикальное расстояние между серединой отопительного прибора, расположенного на первом этаже, и осью элеватора, м; для основно­го циркуляционного кольца h можно принимать от 1,5 до 1,7 м; и - плотность охлажденной и горячей воды, кг/м³; ( = 977,81 кг/м³; = 961,92 кг/м³; g = 9,81 м/с²).

6. При выборе диаметра труб исходят из среднего значения удельной линей­ной потери давления на трение в основном циркуляционном кольце , Па/м

,

где - расчетное давление, Па - сумма длин последователь­но соединенных участков расчетного циркуляционного кольца; длина уча­стков определяется с точностью до 0,1 м по схеме системы отопления; 0,65 - доля потерь давления на трение. Гидравлический расчет сводится в таблицу2.

6. Заполняют графы 1, 2 и 4 табл. 2, т.е. записывают номера участков, тепло­вые нагрузки и длины участков. В графе 3 проставляется расход воды на участке, который определяется по формуле ,

7. Ориентируясь на значение по (4,Справочник проектировщика. Отопление и вентиляция, прил.2, табл.2.1 или в конце методических указаний), определяют диаметры труб участков (графа 5 расчетной табл. 3), действительные удельные потери давления на трение R (графа 7) и скорость движения воды (графа 6). Необ­ходимо следить за тем, чтобы скорость движения воды не превышала пре­дельно допустимых значений (4,Справочник проектировщика. Отопление и вентиляция) от 0,4…0,5 м/с. Умножая величину «R» на длину «l» получают значение Rl участка (графа 8).

Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяют по формуле

,

Где - сумма коэффициентов местного сопротивления (к.м.с.) на участке, определяемая по (4,Справочник проектировщика. Отопление и вентиляция, прил. 2, табл.2.10 или в конце методических указаний или в примере) в соответствии с данными табл. 3, составленными на основании расчетной схемы системы отопления; V - скорость движения воды, м/с; ρ - плотность воды, кг/м³; - динамическое давление, Па, определяемое по (4,Справочник проектировщика. Отопление и вентиляция, прил.2, табл. 2.3).

Значение к.м.с. заносят в графу 9 табл. 2, а значения в графу 10.

Величину потерь давления в местных сопротивлениях Z записывают в графу 11, а в графу 12 - сумму потерь давления Rl+Z.

Общие потери давления в основном циркуляционном кольце , полученные путем суммирования потерь давления на трение и в местных сопротивлениях на всех участках основного циркуляционного кольца (графа 12, табл. 2), сопоставляют с расчетным циркуляционным давлением.

Расчет основного циркуляционного кольца считается законченным, ес­ли выполняется условие

,

Действительный запас расчетного давления, %, вычисляют по формуле

,

Если запас меньше 5 % или больше 10 %, то изменяют диаметры тру­бопроводов отдельных участков кольца циркуляции таким образом, чтобы потери давления соответственно увеличились (при уменьшении диамет­ров труб) или уменьшились (при увеличении диаметров).

Расчёт

Требуется выполнить гидравлический расчет однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и попутным движением воды.

Система отопления присоединена к тепловой сети через элеватор. Разность давлений в системе отопления в 4-10 раз меньше разности давле­ний в месте присоединения системы отопления. Обычно принимают разность давлений в системе отопления 10 -15 кПа., тогда принимаем ( = от 40…150 кПа.)

Располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание принимаем = 42 кПа. Температура воды в подающей магистрали - = 150 °С , в обратной - = 70 °С.

Определим коэффициент смешения по формуле ,

пример 2,2.

Определим давление, создаваемое элеватором по формуле ,

пример 4,909 кПа = 4909 Па.

Определим естественное циркуляционное давление по формуле ,

- плотность охлажденной и горячей воды, ;

, , .

пример 249 Па.

Определим расчетное располагаемое давление для системы отопления по формуле ,

пример 5158 Па.

Определим среднее значение удельной линейной потери давления на трение в основном циркуляционном кольце по формуле ,

пример 32,8 Па/м.

Дальнейший расчет сводится в табл.2.

Таблица 2