Вибір підпиточних насосів

У водяних опалювальних системах закритого типу підпиточні насоси служать для заповнення витоку мережної води, що складає у середньому 2% подачі мережних насосів. Тобто, подача підпиточного насосу (м³/год), визначається

, (2.36)

де V _мер.н - подача мережного насосу, м³/год.

Тиск, що розвивається підпиточними насосами приймається рівним 500 кПа [2].

Виходячи з даних значень V _пп.н і Р _пп.н для підпиточного насосу приймається відцентровий насос марки 2 КМ 20. В котельній встановлюється два означених насоси, з яких один резервний. Технічна характеристика насосів, встановлених у котельній представлені у таблиці 2.1

Таблиця 2.1

Технічна характеристика насосів, встановлених у котельній

Призначення насосів	Марка насосу	Подача, м3/год, Vн	Тиск, кПа, P н	Потужність ектродвигуна, кВт
Живильні насоси
Конденсаті насоси
Мережні насоси
Підпиточні насоси

 

Числові значення V_н і P_н приймаються з попередніх розрахунків у даному розділі; значення h_н - у відповідності із характеристиками обраних насосів.

Потужність (кВт), що споживається насосами, обслуговуючими котельну та теплову мережу, визначається за формулою

, (2.37)

де V_н - подача насосу, м³/год; P_н - тиск утворюваний насосом, кПа; h _н - ККД насосу.

2.3. Теплоенергетичні розрахунки

 

2.3.1 Гідравлічний розрахунок трубопроводів систем водяного опалення

Для визначення діаметрів трубопроводів систем опалення застосовують загальні закони гідравліки. Втрати тиску на тертя розрахункової ділянки обчислюються за формулою:

Δ р_т = RL, (2.38)

де R - питома втрата тиску на тертя (втрати на 1 м), Па/м [ 8 ];

R = , (2.39)

де — коефіцієнт тертя; v— швидкість руху теплоносія, м/с; ρ — густина теплоносія, кг/м³; d— внутрішній діаметр трубопроводу, м.

Значення коефіцієнта тертя залежить від режиму руху теплоносія.

В трубопроводах систем опалення здебільшого спостерігається турбулентний рух (ламінарний зустрічається дуже рідко — за малих витрат води і малих діаметрах трубопроводів). Коефіцієнт R визначається за формулами для турбулентного руху рідини в залежності від стану внутрішньої поверхні трубопроводів (гладка труба, шорстка труба).

R = 0, 8125·λ · . (2.40)

За формулою (2.41) складені розрахункові номограми і таблиці; для полегшення розрахунків робота по визначенню діаметрів проводиться за ними при заданих Rі G.

Для того, щоб теплоносій рухався розрахунковою ділянкою, потрібно, щоб різниця тисків перевищувала втрати тиску або дорівнювала їм:

Δ р≥ Δ р_т + Δ р_м. (2.41)

Запас тиску може становити 5-10%. Розрахунок трубопроводів починають з викреслювання аксонометричної схеми системи опалення.

На схемі вибирають розрахункове циркуляційне кільце - головне, тобто найдовше і найбільш навантажене.

Головне циркуляційне кільце складається з ділянок і подаючих, і зворотних трубопроводів. Ділянкою називається частина трубопроводу, на якій не змінюється витрата теплоносія. Для розрахунку діаметрів потрібно від витрат тепла перейти до витрат води, кг/год [ 3 ]:

G = , (2.42)

де - теплове навантаження ділянки, Вт; с - питома теплоємність води, 4, 187 кДж / (кг·°С); t_г-температура гарячої води, °С; t_о— температура охолодженої води, °С.

Потім визначають середню питому втрату тиску на тертя на 1 м кільця.

Залежно від G і R знаходяться діаметри трубопроводів на ділянці, швидкість руху води і фактичні питомі втрати тиску на тертя R_ф. За формулою (2.43) обчислюються втрати тиску на тертя.

Далі визначається кількість коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці і знаходяться втрати тиску в місцевих опорах. Потім обчислюються загальні гідравлічні втрати в кільці і порівнюються з діючим тиском. При невиконанні умови здійснюється перерахунок діаметрів декількох ділянок кільця.

Розраховане таким чином кільце в подальшому приймається в якості опорного для гідравлічного ув'язування всіх інших кілець системи. Для кожного циркуляційного кільця є точки, спільні з розрахованим кільцем, де відбувається розділення або злиття потоків.

Одне з півкілець між цими загальними точками завжди складене вже розрахованими ділянками кільця. Задача полягає в підборі діаметрів ділянок другого півкільця таким чином, щоб гідравлічні втрати в них були рівні вже підрахованим втратам тиску між загальними точками на ділянках головного циркуляційного кільця. При цьому чим ближче значення тих і інших втрат, тим краще. Точно ув'язати втрати тиск; / в півкільцях не завжди вдається, проте необхідно витримати певну величину нев 'язки між ними, яка у водяних тупикових системах рівна ± 15%.

 

 

2.3.2. Розрахунок опалювальних приладів

 

Для визначення площі поверхні опалювальних приладів потрібно знайти поверхневу густину теплового потоку приладу - тепловий потік q_пр, що передається від теплоносія в навколишнє середовище через 1 м² площі поверхні приладу, тобто:

q_пр =Q/F, (2.43)

де Q - тепловий потік через поверхню опалювального приладу, Вт; F - площа поверхні приладу, м².

Враховуючи основне рівняння теплопередачі [ 11 ]:

, (2.44)

де k—коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м^2·0С); Δ t -середній температурний напір, °С, можна записати:

. (2.45)

Отже густина теплового потоку приладів залежить від тих самих факторів, що і коефіцієнт теплопередачі. Тому на практиці для спрощення розрахунків визначають з урахуванням всіх факторів відразу густину теплового потоку опалювального приладу. Для цього вико­ристовують поняття номінальна густина теплового потоку q_нм. Визначення q_нм здійснюють в результаті теплових випробувань опалювального приладу за стандартних умов роботи в системі водяного опалення, коли витрата води в приладі становить G_пр^ст= 0, 1 кг/с, середній температурний напір.

Δ t_сер^ст =t_сер – t_п = 0, 5 · (t_вх + t_вих) – t_п (2.46)

де t_вх- температура води на вході в прилад, 105 °С;

t_вих- температура води на виході з приладу, 70 °С;

t_п-- температура повітря в приміщенні, 18 °С.

За величиною q_номможна визначити розрахункову густину теплового потоку опалювального приладу для умов роботи, відмінних від стандартних, за формулами:

- для теплоносія: — води

(2.47)

де G_пр дійсна витрата води в опалювальному приладі, кг/с,

(2.48)

п, р- експериментальні значення показників степеня;

с_пр- коефіцієнт, що враховує схему приєднання опалювального приладу і зміни показника степеня р в різних діапазонах витрати теплоносія.

Розрахункова площа опалювального приладу визначається за формулою.

(2.49)

При врахуванні додаткових факторів, що впливають на тепло­передачу приладів, формула (2.49) прийме вигляд:

(2.50)

де Q_пр - тепловіддача опалювального приладу в приміщення, визначається за формулою:

(2.51)

де Q_прим - потреба приміщення в теплі; що дорівнює різниці між тепловтратами і тепловими надходженнями, Вт;

Q_тр— сумарна тепловіддача відкрито прокладених в межах приміщення стояків, підведень, до яких безпосередньо приєднаний прилад (коефіцієнт 0, 9 враховує частку теплового потоку від теплопроводів, корисну для підтримання темпе­ратури повітря в приміщенні).

Тепловіддачу від трубопроводів можна визначати за спрощеною формулою:

Q_тр = q_вL_в+ q_гL_г., (2.52)

де q_в, q_г - тепловіддача 1 м вертикально і горизонтально прокладених труб;

L_в, L_г- довжина вертикально і горизонтально прокладених труб, м.

- коефіцієнт, який враховує додатковий тепловий потік;

- коефіцієнт додаткових втрат теплоти опалювального приладу.

Розрахункова кількість секцій чавунних радіаторів визначається за формулою:

N = , (2.53)

де - площа поверхні нагріву однієї секції, м²;

-коефіцієнт, що враховує спосіб установлення радіатора в приміщенні, при відкритому установленні - 1, 0;

-коефіцієнт, що враховує кількість секцій в одному радіаторі і приймається для радіаторів типу МС-140 рівним: при кількості секцій від 3 до 15 - 1, від 16 до 20 -0, 98, від 21 до 25 - 0, 96, а для інших чавунних радіаторів обчислюється за формулою:

=0, 92 + 0, 16F_p. (2.54)

 

2.3.3. Визначення кількості секцій чавунного радіатора

МО140 - 98 однотрубного стояка системи водяного опалення. Теплове навантаження приладQ_пр= 1100 Вт, розрахункові температури t_вх=90 °С, t_вих=70 °С, t_п=20 °С.

Обчислюємо витрату води через опалювальний прилад за формулою.

(2.55)

Визначаємо розрахункову густину теплового потоку опалювального приладу, враховуючи, що q_ноп=725 Вт/м²; п=0, 3; ρ = 0; с_пр=1; t_сер= 0, 5 · (90 + + 70) - 20 = 60 °С:

q_пр = = 593 Вт/м². (2.56)

Розрахункова поверхня нагріву приладу без врахування тепловіддачі труб становить (при і рівних 1):

(2.57)

Розрахункова кількість секцій обчислюється за формулою:

(2.58)

де f_у = 0, 240 м²; = 1, 05 при встановлені приладу у підвіконній ніші; = 1. Отже приймаймо 8 секцій чавунного радіатора.