Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления

Цель гидравлического расчета - определение экономичных диаметров трубопроводов при заданных тепловых нагрузках и располагаемом перепаде давления теплоносителя.

Гидравлический расчет выполняют после того, как вычерчена аксонометрическая схема и на нее нанесены все элементы (воздухосборники, запорно-регулирующая арматура и т.д.).

Гидравлический расчет выполняют по методу удельных потерь давления. Расчет делают для основного циркуляционного кольца через дальний стояк и циркуляционного кольца через ближний стояк. Задача расчета состоит в подборе диаметров отдельных участков циркуляционных колец таким образом, чтобы суммарные потери давления между ними Σ(Rl+Z) различались не более чем на 15%, а суммарные потери давления главного циркулярного кольца от располагаемого напора – не более чем на 5-10%.

Результаты расчета сводятся в таблицу (приложение Б, таблица Б.2).

 

6.1 Последовательность гидравлического расчета системы отопления:

1. На аксонометрической схеме системы отопления определяются контуры дальнего и ближнего циркуляционных колец – узел ввода, подающая магистраль, стояки, отопительные приборы 3-го, 2-го и 1-го этажей, обратная магистраль. Циркуляционные кольца разбивают на участки, характеризующиеся постоянным расходом теплоносителя и неизменным диаметром. Каждый расчетный участок обозначают порядковым номером, в числителе указывают его тепловую нагрузку, в знаменателе – длину.

2. Расчет следует начинать с кольца через дальний стояк. Определяют необходимый расход теплоносителя на каждом участке по формуле (16). При расчете расхода теплоносителя в стояках (ветвях) системы рекомендуется принимать на 1 ⁰С меньше расчетного перепада температур в системе отопления.

3. Определяют средние удельные потери давления на трение по длине расчетного циркуляционного кольца, Па/м:

, (17)

где 0,65 - доля потерь давления на трение;

- располагаемое давление системы, Па;

Σ l - общая длина расчетного циркуляционного кольца, м.

4. Ориентируясь на R_ср, по таблице 12 для расчетного расхода G_уч подбирают диаметры участков так, чтобы скорость движения воды в трубах не превышала 1,5 м/с. По принятому диаметру участка d_уч и расчетному расходу G_уч определяют действительное значение R, Па/м, и скорость движения воды, w, м/с.

5. По величине скорости определяют значения динамического давления, Р_Д, Па, (таблица 13) для всех участков.

6. Определяют сумму коэффициентов местных сопротивлений, Σξ;, на каждом рассчитываемом участке (таблица 14). В расчетно-пояснительной записке приводятся принятые значения коэффициентов местных сопротивлений на каждом участке. Умножая сумму коэффициентов местных сопротивлений Σ ξ; на Р_Д, находят величину потерь давления в местных сопротивлениях Ζ;, Па. Местное сопротивление, находящееся на границе двух участков, следует относить к участку с меньшим расходом теплоносителя.

7. Определяют полные потери давления на каждом участке, складывая потери давления на трение по длине участка Rl и потери давления в местных сопротивлениях Z. Потери давления всего циркуляционного кольца будут равны сумме потерь давления на всех участка, т.е. Σ (Rl+Z).

8. Проверяют правильность гидравлического расчета, исходя из условий, что суммарные потери давления в кольце через дальний стояк (Σ (Rl+Z_д.ст)) не должны превышать и потери циркуляционных колец не должны отличаться более, чем на 15% друг от друга, т.е. должны выполняться условия:

и (18) ;

Если эти условия не выполняются, то необходимо на отдельных участках изменить диаметры труб.

Примечание. Согласно требованиям [4], п. 3.31, в однотрубных системах водяного отопления потери давления в стояках должны составлять не менее 70 % суммарных потерь давления в циркуляционных кольцах без учета потерь давления в общих участках.

 

Таблица 12 - Таблица для гидравлического расчета трубопроводов систем водяного отопления t_Г =95 ⁰C, t_o =70 ⁰C и k =0,2 мм

Удель ные потери давле ния на трение R, Па/м	Количество проходящей воды G, кг/ч (верхняя строка), скорость движения воды, w,м/с (нижняя строка), по трубам стальным водогазопроводным (газовым) обыкновенным (ГОСТ 3262-75) условным проходом d, мм
0,135	0,171	0,19	0,233	0,265	0,312	0,35
0,145	0,183	0,202	0,25	0,284	0,334	0,383
0,156	0,195	0,214	0,267	0,304	0,356	0,409
0,164	0,206	0,226	0,284	0,321	0,376	0,433
0,186	0,23	0,257	0,318	0,36	0,422	0,485
0,205	0,25	0,288	0,352	0,393	0,468	0,533
0,223	0,271	0,308	0,379	0,426	0,504	0,576
0,239	0,291	0,328	0,406	0,458	0,54	0,618
0,255	0,312	0,348	0,43	0,486	0,574	0,655
0,269	0,332	0,369	0,452	0,512	0,605	0,691
0,295	0,362	0,405	0,494	0,563	0,664	0,757
0,318	0,392	0,438	0,537	0,609	0,719	0,81

Примечание: k – шероховатость внутренней поверхности труб

 

Таблица 13 - Значение динамического давления Р_д при гидравлическом расчете систем водяного отопления

Скорость воды, м/с	Рд, Па	Скорость воды, м/с	Рд, Па
0,01	0,05	0,37	67,67
0,02	0,2	0,38	70,61
0,03	0,45	0,39	74,53
0,04	0,8	0,4	78,45
0,05	1,23	0,41	82,37
0,06	1,77	0,42	86,3
0,07	2,45	0,43	91,2
0,08	3,14	0,44	95,13
0,09	4,02	0,45	99,08
0,1	4,9	0,46	103,98
0,11	5,98	0,47	108,89
0,12	7,06	0,48	112,82
0,13	8,34	0,49	117,71
0,14	9,61	0,5	122,61
0,15	11,08	0,51	127,52
0,16	12,56	0,52	131,37
0,17	14,22	0,53	138,31
0,18	15,89	0,54	143,21
0,19	17,75	0,55	149,09
0,2	19,61	0,56	154,00
0,21	21,57	0,57	159,88
0,22	23,53	0,58	165,77
0,23	26,48	0,59	170,67
0,24	28,44	0,6	176,55
0,25	30,44	0,61	183,42
0,26	33,34	0,62	189,3
0,27	36,29	0,65	207,88
0,28	38,25	0,68	227,48
0,29	41,19	0,71	248,07
0,3	44,13	0,74	268,67
0,31	47,08	0,77	291,23
0,32	49,99	0,8	314,79
0,33	53,93	0,85	355,0
0,34	56,88	0,9	398,18
0,35	59,82	0,95	443,29
0,36	63,74	1,0	490,3

 

Таблица 14 - Коэффициенты местных сопротивлений для различных элементов систем отопления (приближенные значения)

Элементы систем отопления	Условный проход труб d, мм
					≥50
Радиаторы двухколонные
Внезапное расширение
сужение	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Отступы	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Компенсаторы:
П-образные
сальниковые	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Отводы:
900 и утки	1,5	1,5			0,5	0,5
двойные узкие
широкие
Скобы
Тройники:
на проходе
на ответвлении	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
на противотоке
Крестовины:
на проходе
на ответвлении
Вентили:
обыкновенные
прямоточные				2,5	2,5
Задвижки	-	-	0,5	0,5	0,5	0,5
Краны:
проходные					-	-
двойной регулировки				-	-	-
Трехходовой кран:
при повороте потока			4,5	-	-	-
прямом проходе		1,5		-	-	-

 

 

Таблица 15 – Форма таблицы гидравлического расчета трубопроводов водяного отопления

№ участка

Q, Вт

G, кг/ч

d, мм

l, м

R, Па/м

Rl, Па

w, м/с

Pд, Па

Σξ;

Z, Па

Rl+Z, Па

Коэффициенты местных сопротивлений