Гидравлический расчет системы отопления. Определение экономичных диаметров трубопроводов при заданных расходах теплоносителя.

Задача расчёта:

Определение экономичных диаметров трубопроводов при заданных расходах теплоносителя.

Сущность расчёта:

По величине Н_расч = Н_н+0.5 Н_ест, ориентируясь на средние удельные потери давления.

R_ср = 0.65 ,

Определяем диаметры трубопровода и сумму (Rl+Z) последовательно расположенных участков магистральных трубопроводов расчетного кольца.

Рекомендуемый запас давления на неучтенные длины −10%.

Запас давления:

Н_расч = 100 %

Н_расч – расчетное давление теплоносителя (из теплообменника, от котла, от элеватора).

Н_н – насосное давление, принимается из расчета от 50 до 100 Па на 1м. расчетного кольца.

Н_ест – естественное давление в системе. Определяют по формуле:

Н_ест = h (ρ_о-ρ_г) 9.81, Па

h – расстояние от оси элеватора, центра теплообменника до середины прибора;

ρ_о и ρ_г – плотность охлажденной и горячей воды;

Rl – потери давления на трение на участке трубопровода;

Z – потери давления в местных сопротивлениях:

Z =

V – скорость теплоносителя, м/с;

∑ζ – сумма коэффициентов в местных сопротивлениях; зависит от вида местных сопротивлений;

Н_Д – динамическое давление, определяется по скорости движения теплоносителя.

Расчет стояков однотрубных систем выполняется методом характеристик сопротивления. Потери давления в этих стояках определяются:

(Rl+Z)_ст= G²_ст ∑S 10^-4 9.81; Па

G_ст. – расход воды в стояке

G_ст. = 0.86 ; кг/ч

Q_ст. – тепловая нагрузка стояка или участка; Вт

G_уч = 0.86 ; кг/ч

∑S – сумма характеристик сопротивления.

 

1)Определяем массу воды в стояке 3:

g_ст3 = 0.86 = 138 кг/ч

2)Определяем температуру участков в стояке:

t₁ = 105-0.86 = 99.8 ⁰С; t₆ = 84.8-0.86 = 81.4 ⁰С;

t₂ = 99.8-0.86 = 96.4 ⁰С; t₇ = 81.4-0.86 = 78.8 ⁰С;

t₃ = 96.4-0.86 = 93 ⁰С; t₈ = 78.8-0.86 = 76.2 ⁰С;

t₄ = 93-0.86 = 89.6 ⁰С; t₉ = 76.2-0.86 = 73.6 ⁰С;

 

t₅ = 89.6-0.86 = 84.8 ⁰С; t_обр = 73.6-0.86 = 70 ⁰С.

 

3)Определяем величину естественной циркуляции:

Н_ест = [1.85 (977.81-955.1)+3 (975.71-958.52)+3 (974.16-960.94)+

+3 (972.57-963.3)+3 (970.96-965.61)] 9.81 = 1737 Па

4)Определяем длину расчётного кольца:

ℓ_р.к = 95 м.

5)Определяем расчетное давление:

Н_расч = Н_н+0.5 Н_ест

rt = (105-70) ⁰С

Н_н = 70 ∑lр.к. = 70 95 = 6650 Па

Н_расч = 6650+0.5 1737 = 7519 Па

6)Определяем ориентировочные потери на трение в расчётном кольце:

R_ср = 0.65 ≈ 70 Па.

Ориентируясь на величину R_ср, определяем диаметры трубопроводов, действительную величину R, коэффициенты в местных сопротивлениях.

Гидравлический расчёт сводим в таблицу 3.

 

Таблица 3. Гидравлический расчёт.

 

№ уч.	Q, Вт.	q, кг/ч	d, мм.	L, м.	R, Па/м.	LR, Па.	V, м/с.	∑ζ	Z, Па	LR+Z, Па.	Приме- чание	Hд., Па
				3.5	10.6	37.1	0.188	1.1	52.5	89.6	2∟	47.68
				1.5	12.7	19.1	0.176	9.5		271.1	┴	26.5
				6.9	18.3	126.3	0.186		51.95	178.3	╧	51.95
							0.217	1.5	35.3	479.3	┴ ∟	23.5
4´				3.9			0.343	0.5	28.5	449.5	∟
				5.6			0.240		28.4	336.4	╧	28.4
				―	―	―	―	―	―		―	―
				6.7		368.5	0.240		28.4	396.9	╧	28.4
8´				3.8			0.343	0.5	28.5	438.5	∟
							0.217	1.5	35.3	405.3	╧ ∟	23.5
				6.5	18.3		0.186		51.95		╧	51.95
				3.2	12.7	40.6	0.176			332.6	╧	26.5
				4.6	10.6	48.76	0.188	1.1	52.5	101.3	2∟	47.68

∑ (LR+Z)=6805

 

Запас давления допускается до 10 %:

100% = 9.5 %.

Гидравлический расчёт стояка 3 производим по характеристикам гидравлического сопротивления:

Ст.3

Узел присоединения к подающей магистрали Ø15 S₁= 26,22;

Узел присоединения к обратной магистрали Ø15 S₂ = 8,56;

Этажестояк Ø 15×15×15 S₃ = 13.38 8 = 107.04;

Узел верхнего этажа Ø 15×15×15 S₄ = 5.03 2 = 10.06;

Неучтённые длины ℓ_н=(0.3 2)+(0.3 8)+1.4=4.4 Ø15 S₅ = 2.89 4.4 = 12.72;

Тройники Ø15 S₆ = 2.15 2 = 4.3;

∑S=168.9

(LR+Z)_ст.3 = 138² 168.9 10^-4 9,81 = 3155 Па.

 

Определяем расчётное давление стояка 5:

Н_р.ст.5 = 6805-(89.6+271.1+178.3+171+332.6+101.3) = 5661 Па

 

Ст.5

Узел присоединения к подающей магистрали Ø20 S₁ = 5.69;

Узел присоединения к обратной магистрали Ø15 S₂ = 8.56;

Этажестояк Ø 15×15×15 S΄₃ = 13.38 4 = 53.5;

Этажестояк Ø 20×20×20 S˝₃=3.15 4=12.6; S₃ = 53.5+12.6 = 66.1;

Узел верхнего этажа Ø 15×15×15 S₄=5.03 2 = 10.06;

Неучтённые длины ℓ_н΄=0.3+(0.3 4)+1.4=2.9 Ø15

ℓ_н˝=(0.3 4)+0.3=1.5 Ø 20

ℓ_н=2.9+1.5 = 4.4

 

S₅ = 2.89 4.4 = 12.72;

Тройники Ø15 S₆ = 2.15 2 = 4.3;

∑S=107.4

(LR+Z)_ст.5 = 222² 107.4 10^-4 9,81 = 5193 Па

 

Невязка допускается до 15 %:

100% = 100% = 8.3

 

7. Выбор типов и обоснование выбора отопительных приборов и их тепловой расчёт.

При выборе вида отопительных приборов необходимо учитывать:

- давление в системе;

- качество теплоносителя;

- состав воздушной среды помещений;

- архитектурно-технологическую планировку здания;

- особенности теплового режима помещений;

- место и длительность пребывания людей в помещении.

При длительном пребывании людей в обычных условиях применяют приборы конвективного типа – радиаторы чугунные секционные. Отопительные приборы размещают так, чтобы были обеспечены их осмотр, очистка и ремонт. Присоединение труб к отопительным приборам рациональнее делать одностороннее, так как это соответствует эстетическим качествам и является благоприятным и удобным в эксплуатации.

Задача теплового расчёта состоит в том, чтобы определить необходимую величину требуемого номинального теплового потока Q_н.т для выбора типоразмера отопительного прибора. Нагретая поверхность прибора должна иметь при том температуру не выше допустимой по санитарно-гигие-ническим требованиям.

Требуемый номинальный тепловой поток Q_н.т для выбора типоразмера отопительного прибора по приложению X определяется по формуле:

Q_н.т = ,

Где ϕ_к – комплексный коэффициент приведения к расчетным условиям;

Q_пр – необходимая теплоотдача прибора в рассмотренном помещении;

Q_пр = Q_п-0.9 Q_тр

Q_тр – теплоотдача открытопроложенных в пределах помещения труб стояка и подводок, к которым непосредственно присоединен прибор;

Q_тр = q_в l_в + q_г l_г

 

q_в и q_г – теплоотдача 1 м. вертикальных и горизонтальных труб;

l_в и l_г – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения.

Минимально дополняемое число секций чугунного радиатора определяется по формуле:

N = ,

Где Q_н.у – номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора;

β – коэффициент учета способа установки радиатора;

β – коэффициент учета числа секций в приборе для радиатора.