3. Гидравлический расчет системы водяного отопления

Гидравлический расчет заключается в подборе по сортаменту диаметров трубопроводов системы отопления таким образом, чтобы в стояках и приборах системы протекало требуемое количество воды, и скорость ее движения не превышала допустимую. При этом гидравлическое сопротивление системы должно соответствовать расчетному циркуляционному давлению в системе отопления.

В курсовом проекте рассчитываем только одну, наиболее нагруженную и протяженную ветвь системы отопления. Диаметры других частей подбираются ориентировочно, в зависимости от расхода теплоносителя и предельной скорости его движения.

Гидравлический расчет начинаем с вычерчивания подробной аксонометрической схемы рассчитываемой ветви. Затем выбираем основное циркуляционное кольцо.

Основным считают кольцо, в котором расчетное циркуляционное давление приходящееся на единицу длины кольца , имеет наименьшее значение:

В насосных вертикальных однотрубных системах – это кольцо через наиболее нагруженный стояк из удаленных от теплового пункта. Выбранное кольцо разбиваем на участки. Участком принято называть часть трубопровода, в которой расход теплоносителя не меняется. Нумерацию участков начинаем со смесительного устройства (элеватора) и заканчиваем на последнем участке перед ним. После нумерации участков основного циркуляционного кольца нумеруем участки второстепенных колец, которые не входят в основное кольцо.

Длины участков определяются по чертежам, тепловая нагрузка рассчитывается как сумма тепловых мощностей приборов, в которые через данный участок подается теплоноситель или из которых он отводится.

В вертикальных насосных системах отопления кроме насоса значительное влияние на циркуляцию воды может оказывать и естественное циркуляционное давление, возникающее из-за разности плотностей нагретой и охлажденной воды. Следовательно, расчетное циркуляционное давление в системе отопления равно:

где - насосное циркуляционное давление, Па;

- естественное циркуляционное давление, Па.

Методика расчета зависит от типа системы отопления и схемы присоединения к тепловой сети. В курсовом проекте принимается зависимая схема присоединения системы отопления к тепловой сети через смесительное устройство - водоструйный элеватор.

При такой схеме подключения насосное циркуляционное давление рассчитывается при помощи номограммы на рис. 10.19, стр. 90 [3].

Исходными данными для расчета являются располагаемый напор на вводе в здание и коэффициент смешения элеватора.

Разность давлений в подающем и обратном трубопроводах на вводе в здание для расчета систем отопления в типовых проектах, принимается равной 150 кПа.

Коэффициент смещения элеватора U рассчитывается по формуле:

где Т_Г - температура воды в подающем трубопроводе системы теплоснабжения, ⁰С;

t_Г , t_О - температура воды в подающем и обратном трубопроводах системы отопления, °С

Для нашей системы отопления коэффициент смешения будет равен:

U = 150-105/105-70 = 1,29

Далее с помощью номограммы исходя из заданного напора на вводе в здание равного 150 кПа находим значение равное 26 кПа.

Естественное циркуляционное давление в системе отопления равно:

Для насосных систем отопления с нижней разводкой значением можно пренебречь.

Естественное циркуляционное давление от остывания воды в приборах рассчитывается по формуле:

Где – тепловая нагрузка на стояк, Вт, определяется как сумма теплопотерь помещений или части помещений, отапливаемых стояком;

– тепловая нагрузка на прибор i-го этажа, Вт;

– вертикальное расстояние между серединой прибора i-го этажа (условный центр охлаждения) и элеватором (условный центр нагревания), м;

– среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1°С (табл.10.4, стр. 89 [3]), кг/(м³·К);

– поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную (сверх расчетной) площадь приборов, принятых к установке (табл. 9.4, стр. 45 [3]);

– поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных ограждений (табл. 9.5, стр. 46 [3]).

Произведем расчет естественного циркуляционного давления от остывания воды в приборах: Принимаем следующие значения коэффициентов:  = 0,64 г/(м³·К; ₁ = 1,04 кг/(м³·К); ₂ = 1,02 кг/(м³·К). Значения Определяем по аксонометрической схеме. Тепловая нагрузка нашего стояка = 12084 Вт.

Получаем: = 3435 Па

Таким образом, расчетное циркуляционное давление в системе отопления равно:

= 26000 + 3435 = 29435 Па.

В результате расчетов для основного циркуляционного кольца должно выполняться условие:

где – сумма потерь давлений на участках основного циркуляционного кольца, Па;

0,9 – коэффициент запаса;

– расчетное циркуляционое давление в системе отопления, Па.

Соответственно наше значение должно находиться в пределах между 26000 и 29435 Па.

Результаты гидравлического расчета представлены в таблице 5.

Таблица гидравлического расчета по удельной линейной потере давления 

Таблица 5