V. Гидравлический расчет системы водяного отопления по удельным потерям давления на трение
Расчёт естественного циркуляционного перепада давления.
Располагаемый перепад давления для создания циркуляции воды ∆pр, Па:
, (V.1)
где - давление создаваемое циркуляционным насосом, Па;
- естественное циркуляционное давление, возникающее в следствии охлаждения воды соответственно в отопительных приборах и трубах циркуляционного кольца, Па:
, (V.2)
где - среднее приращение плотности воды при понижении её температуры на 10С, [1, табл.62];
- удельная массовая теплоёмкость воды, равная ;
- расход воды в стояке, , равный:
(V.3)
где тепловая нагрузка на расчетном участке, ;
температура горячей воды в подающей магистрали системы отопления, ;
температура воды в обратной магистрали системы отопления, ;
коэффициент, принимаемый по [1, табл.63];
коэффициент, принимаемый по [1, табл.64];
удельная теплоемкость воды, равная .
.
Последовательность выполнения гидравлического расчета:
Все расчёты сводим в таблицу 1 приложения.
1. На аксонометрической схеме выбирается главное циркуляционное кольцо. В однотрубных системах отопления при тупиковой схеме оно проходит через наиболее нагруженный и удаленный от теплового центра стояк, а при попутном движении – через наиболее нагруженный средний стояк.
2. Главное циркуляционное кольцо разбивается на расчетные участки, обозначаемые порядковым номером (по ходу движения теплоносителя, начиная от узла ввода); указывается расход теплоносителя , , длина участка , , диаметр труб, .
При гидравлическом расчете стояков вертикальной однотрубной системы каждый проточный и проточно–регулируемые стояки, состоящие из унифицированных узлов, рассматриваются как один общий расчетный участок. При наличии нетиповых стояков, стояков регулируемых с замыкающими участками приходится производить разделение на участки с учетом распределения потоков воды в трубах каждого приборного узла.
3. Для предварительного выбора диаметра труб определяется вспомогательная величина – среднее значение удельной потери давления от трения , , на 1 метр трубы:
(V.4)
где располагаемое давление в принятой системе отопления, ;
общая длина главного циркуляционного кольца, ;
поправочный коэффициент, учитывающий долю местных потерь давления в системе [4, табл. 11.21].
Для системы отопления с насосной циркуляцией доли потери на местные сопротивления равны , на трение .
4. Определяется расход теплоносителя на участке, , по формуле (V.3).
5. По величине , , расходу теплоносителя на участке , , и по предельно допустимым скоростям движения теплоносителя [1, прил.9, табл. 1] или [3, прил. 14] по [4, табл. 11 и 11.1] находится предварительный диаметр , , труб фактические удельные потери давления , , фактическая скорость теплоносителя , .
При гидравлическом расчете однотрубных систем с замыкающими участками количество воды, проходящей через них и затекающей в отопительные приборы, рассчитывается по формулам [4, с. 96] или принимается по значению коэффициента затекания воды и расходу воды в стоке , .
6. После определения потерь давления на трение на участках , , (графа 10 таблица. 1) выбираются коэффициенты местных сопротивлений по [1, прил.6] на этих участках (графа 9 таблица. 1 прил.). Затем по известным скоростям движения теплоносителя и для каждого участка по [1, прил.4] находится величина потерь давления на местные сопротивления , , (графа 11 таблица. 1 прил.). Местные сопротивления на границе двух участков относят к участку с меньшим расходом теплоносителя.
Значения коэффициента местного сопротивления чугунных секционных радиаторов при схеме присоединения «снизу - вниз», для радиаторов стальных панельных и конвекторов принимают по [1, прил.7].
7. Общие потери давления на участке определяются как (графа 12 табл.1 прил.). В графе 13 записываются нарастающим итогом потери давления в главном циркуляционном кольце .
8. После предварительного выбора диаметров труб главного циркуляционного кольца выполняется гидравлическая увязка с располагаемым давлением . При этом должно выполняться условие:
(V.5)
т.е. должно быть приблизительно 5-10% запаса давления.
Величина невязки , , вычисляется по формуле:
(V.6)
где суммарные потери давления в главном циркуляционном кольце, .
9. Если указанное условие выполняется, тогда приступают к увязке расходуемых давлений во второстепенных циркуляционных кольцах через промежуточные стояки с давлением в главном циркуляционном кольце без учета общих участков.
Для этого вначале определяется располагаемый перепад давления для циркуляционного кольца через второстепенный (промежуточный) стояк, который должен равняться известным потерям давления на участках основного (главного) циркуляционного кольца , , с поправкой на разность естественного циркуляционного давления во второстепенном , , и основном, , , стояках:
для однотрубной системы
(V.7)
для двухтрубной системы
(V.8)
10. Затем для предварительного выбора диаметра труб второстепенного циркуляционного кольца (стояка) определяется среднее значение удельной потери давления от трения на 1 погонный метр, :
(V.9)
где длина участка увязанного стояка, .
11. После подбора диаметров труб стояка проверяется выполнение следующего условия: потери давления в рассматриваемом стояке должны быть меньше располагаемого давления .
Величина невязки определяется по формуле, :
(V.10)
где суммарные потери давления на участках рассматриваемого стояка, .
Невязка потерь давления в циркуляционных кольцах (без учета Потерь давления в общих участках) не должна превышать 15% при тупиковой схеме и 5% при попутной схеме движения теплоносителя.
В однотрубных системах водяного отопления потери давления в стояках должны составлять не менее 70 % общих потерь давления в циркуляционных кольцах без учета потерь давления в общих участках.
В однотрубных системах с нижней разводкой подающей магистрали и верхней разводкой обратной магистрали потери давления в стояках следует принимать не менее 300 на каждый метр высоты стояка.
В двухтрубных вертикальных и однотрубных горизонтальных системах отопления потери давления в циркуляционных кольцах через верхние приборы (ветви) следует принимать не менее естественного давления в них при расчетных параметрах теплоносителя.
Для увязки потерь давления могут применяться составные стояки из труб различного диаметра.
При невозможности увязки потерь давления предусматривается установка диафрагмы (дроссельной шайбы) диаметром, :
(V.11)
где расход теплоносителя в стояке (см. уравнение (12.13)), ;
требуемая потеря давления в шайбе, .
Диафрагмы устанавливаются у крана на подземной части стояка в месте присоединения к подающей магистрали.
По расчётам (см. Табл.1 прил.) определили необходимость в установки дроссельных шайб на следующих стояках:
Ст. 2
;
.
Ст. 3
;
.
Ст. 4
;
.
Ст. 8
;
.
Ст. 9
;
.
VI. Тепловой расчет отопительных приборов системы водяного отопления
Тепловой расчет системы отопления, заключается в определении площади поверхности отопительных приборов. К расчету приступают после выбора типа отопительных приборов, места установки, способа присоединения к трубам системы отопления, вида и параметров теплоносителя, температуры воздуха в отапливаемом помещении, диаметра труб по результатам гидравлического расчета.
Поверхность отопительного прибора должна обеспечить необходимый тепловой поток от теплоносителя к воздуху помещения, равный теплопотерям помещения за вычетом теплоотдачи проложенных в нем теплопроводов.
1. Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления.
Поверхность нагрева отопительных приборов в однотрубных системах отопления рассчитывается с учетом температуры теплоносителя на входе в каждый прибор , , количества теплоносителя, проходящего через прибор , , и величины тепловой нагрузки прибора , .
Расчет площади каждого отопительного прибора осуществляется в определенной последовательности:
1. Вычерчивается расчетная схема стояка, принимается тип отопительного прибора и место установки, схема подачи теплоносителя в прибор, конструкция узла прибора. На расчетной схеме проставляются диаметры труб, тепловая нагрузка прибора, равная теплопотерям , .
2. Определяем суммарное понижение расчетной температуры воды на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка.
3. Рассчитывается общее количество воды, , циркулирующей по стояку, по формуле:
(VI.1)
где коэффициент, принимаемый по [1, табл.62];
коэффициент, принимаемый по [1, табл.64];
температура горячей воды в подающей магистрали системы отопления, ;
температура воды в обратной магистрали системы отопления, ;
теплоемкость воды, равная ;
суммарные теплопотери в помещениях, обслуживаемых стояком, .
4. Определяется температура воды, , на входе в каждый отопительный прибор по ходу движения теплоносителя с учетом :
Для первого прибора
(VI.2)
Для второго прибора
(VI.3)
Для третьего прибора
(VI.4)
и т.д.
5. Рассчитывается расход воды, , проходящий через каждый отопительный прибор , , с учетом коэффициента затекания по формуле:
(VI.5)
где коэффициент затекания воды в отопительный прибор, определяемый по [4, табл. 9.3].
6. Определяется средняя температура воды, , в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя [5, с. 156]:
Для первого прибора
(VI.6)
Для второго прибора
(VI.7)
Для третьего прибора
(VI.8)
и т.д.
7. Рассчитывается средний температурный напор в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя, :
Для первого прибора
(VI.9)
Для второго прибора
(VI.10)
Для третьего прибора
(VI.11)
и т.д.
8. Определяется плотность теплового потока, , для каждого отопительного прибора по ходу движения теплоносителя:
Для первого прибора
(VI.12)
Для второго прибора
(VI.13)
Для третьего прибора
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
