Порядок гидравлического расчета.

1. Для главного циркуляционного кольца определяют расчетное циркуляционное давление по формуле

р=DРн+DРe.пр.+DРe тр. , (16)

Где: DРн - циркуляционное давление, передаваемое в систему отопления через смесительную установку, Па; определяется по рис. 10.19 [6];

e.пр., e тр - естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды соответственно в отопительных приборах и трубах циркуляционного кольца системы, Па.

В вертикальной однотрубной системе при n приборах на стояке, входящем в расчетное кольцо, естественное циркуляционное давление e.пр определяется по формуле

 

, (17)

где b - среднее уменьшение плотности при увеличении температуры воды на 1 оС, кг/м3*оС ), принимаемое при :

tг-tо = 95-70 оС b=0,64;

tг-tо =105-70 оС b=0,66;

g=9,81 м/с2- ускорение свободного падения;

с=4,19 кДж/кгоС - удельная теплоемкость воды;

Qi -тепловая нагрузка i-го прибора , Вт;

hi- вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в стояке для i -го прибора и нагревания (точка смешения воды в тепловом пункте), м.

Центры охлаждения воды в стояках помечены на рис. 2 черными точками;

Gст - расход воды через расчетный стояк, кг/ч, определяемый по формуле

, (18)

где Qст - тепловая нагрузка стояка, Вт, равная сумме тепловых нагрузок приборов;

b1 - поправочный коэффициент, принимается для радиаторов МС-140-108, МС-140-98, М-140 АО b1=1,04;

для радиаторов М-90, МС-90 b1=1,03;

b2 - поправочный коэффициент , принимаемый для чугунного секционного радиатора, установленного у наружной стены равным 1,02.

Естественное циркуляционное давление DРe. тр., Па, определяется по рис. П.I [6]. В насосных системах с нижней разводкой величиной DРe. тр можно пренебречь.

2. Находят среднее ориентировочное значение удельной линейной потере давления Rср., Па/м, по формуле

, (19)

где åL - общая длина последовательных участков, составляющих расчетное циркуляционное кольцо, м.

3. Подсчитывается расход воды на участках кольца G, кг/ч, по формуле

, (20)

где Qу - тепловая нагрузка участка, Вт.

 
 

Рис 2. Расположение условных центров охлаждения в стояке системы отопления: а- с верхней разводкой; б- с нижней разводкой

4. Ориентируясь на величину Rср для известного расхода воды Gу, по табл. П.1. [6] или приложению 2 выбирают диаметр трубопровода d, действительную величину удельной потери давления на трение R и скорость воды W для каждого участка. При этом скорость движения воды в трубах не должна превышать допустимых значений, приведенных в табл. 10,5 [6]. Результаты заносят в табл. 5.

5. Потери давления на трение на участке получают при перемножении цифр в графах 4 и 7.

6. Коэффициенты местных сопротивлений находятся из табл. П. 10 и П.11 [6] или приложения 4.Их следует занести в табл. 6, подсчитать сумму и результат записать в табл. 5.

7. По приложению 3 находят динамическое давление Рд.

8. Потери давления на местное сопротивление определяют по формуле

Z=åx*Pд . (21)

 

9. После вычисления потерь давления на отдельных участках главного циркуляционного кольца их следует суммировать. Полученный результат å(RL+Z) проставляют внизу под чертой графы 12 табл. 5.

В результате расчета потери давления в основном циркуляционном кольце должны составлять:

å(RL+Z)»0,9*DPp , (22)

т.е. должны быть меньше DPp приблизительно на 10% (запас). При невыполнении этого условия необходимо изменить диаметры отдельных участков и найти новую величину å(RL+Z).

 

Таблица 7

Бланк гидравлического расчета

№ участка Тепловая нагрузка Qуч. , Вт Расход воды Gуч.,   кг/ч Длина участка L,   м Диаметр участка d,   м Скорость воды W,   м/с Удельная потеря давления на трение R, Па/м Потери давления на трение RL, Па Сумма коэффициентов местных сопротивлений åx Динамическое давление Рд,   Па Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па Потери давления на участке RL+Z,   Па

 

10. Выполняется расчет второго циркуляционного кольца. В этом кольце рассчитывают только дополнительные ( необщие ) участки, параллельно соединенные с участками основного кольца, с получением равенства

å(RL+Z)доп.=DPp.доп , (23)

где DPp.доп - располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных необщих участков.

 

 

Таблица 8

Определение суммы коэффициентов местных сопротивлений на участке

№ участка Наименование местного сопротивления z Sz

 

Это давление принимается равным потерям давления (ранее вычисленным) на параллельно соединенных с ними участках, входящих в основное кольцо, с поправкой на разность естественных циркуляционных давлений в рассчитываемом и основном кольцах.

р.доп.=S(Rl+Z)осн.+(DPlдоп.-DPl осн.) . (24)

Невязка в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках допускается при тупиковом движении воды в магистралях до 15%, при попутном движении ±5%.

11. В исключительных случаях, когда изменением диаметров трубопроводов не удается увязать кольца, для гашения избыточного давления можно поставить дроссельную шайбу, диаметр которой определяется по формуле

, (25)

где G - расход воды на участке, где устанавливается шайба, кг/ч,

DРизб. - избыточное давление, Па.

Диаметр шайбы принимают не менее 5 мм.

Тепловой расчет приборов

В курсовом проекте расчет выполняется для приборов, расположенных на стояках расчетной ветви.

Порядок расчета.

1. Определяется температура воды, входящей в прибор, по формуле

, (26)

где tг - расчетная температура горячей воды в системе, ºС;

SDtм - суммарное понижение температуры воды на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка, ºС; ориентировочно понижение температуры воды на 1м изолированной подающей магистрали насосной системы принимается: для труб Dу 25,32,40мм равным 0,04 ºС; Dу 50мм - 0,03 ºС; Dу (65 - 100мм) - 0,02 ºС;

SQп - сумма тепловых нагрузок приборов, расположенных по направлению движения воды в стояке до рассматриваемого отопительного прибора, Вт ;

SQтр - сумма дополнительных потерь теплоты трубами и приборами через ограждающие конструкции до рассматриваемого помещения, Bт . Для одного этажестояка при открытой прокладке Qтр=115 Вт.

2. Средняя температура в отопительном приборе стояка определяется по формуле

, (27)

где Qпр - тепловая нагрузка рассматриваемого прибора, Вт ;

a - коэффициент затекания, принимаемый по приложению 5.

3. Разность температур воды в приборах и окружающего воздуха tв вычисляется по формуле

Dtср=tср-tв . (28)

4. Расход воды, проходящей через прибор, кг/ч, находится по формуле

Gпр=a*Gст . (28)

5. Комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора к расчетным условиям определяется по формуле

, (30)

где n,p,c1 - экспериментальные числовые показатели, принимаемые

по табл. 7 ;

b - поправочный коэффициент на расчетное атмосферное давление, принимаемый по табл. 7

y=1-0.006(tвх-tвых) – коэффициент, учитывающий уменьшение теплового потока при движении воды по схеме "снизу-вверх" (при других схемах y=1);

tвх,tвых - температуры воды соответственно на входе в прибор и на выходе из него, °С.

tвых=2*tср-tвх , (31)

 

Таблица 9

Значения коэффициентов с1, n, p

Тип отопительного прибора Направление движения воды через прибор Расход воды Gпр, кг/ч Коэффициенты
      с1 n p
  Сверху-вниз 18-54 54-540 540-900 1.039 1.0 0.996 0.3 0.3 0.3 0.02 0.01
Радиатор чугунный Снизу-вниз 18-120 120-900 1.092 1.0 0.15 0.15 0.08
  Снизу-вверх 18-65 65-900 1.113 0.97 0.25 0.25 0.12 0.04

 

Таблица 10

Значения коэффициента b

Тип прибора Атмосферное давление, гПа
 
Радиатор чугунный 1,0 0,994 0,989 0,983 0,977 0,972 0,966 0,960
Конвектор с кожухом 1,0 0,992 0,983 0,975 0,968 0,961 0,954 0,947

 

 

6. Требуемый номинальный тепловой поток Qн.т., Вт, определяется по формуле

(32)

 

7. Для чугунных радиаторов минимально допустимое число секций радиатора N определяется по формуле ( с округлением до целого числа секций в большую сторону).

, (33)

где Qн.у - номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт [6, приложение Х];

b4 - коэффициент учета способа установки радиатора [6, табл. 9.12]. При открытой установке b4=1;

b3 - коэффициент учета числа секций в приборе, принимаемый равным:

 

Число секций в приборе До 15 16-20 21-25

b3 1,0 0,98 0,96

Тепловой расчет приборов сводится в табл. 9.

 

Таблица 11

Тепловой расчет приборов

№ этажа Qпом., Вт, SQпом, Вт, SQтр, Вт, tвх., оС tср., оС Dtср., оС jк Qн.т., Вт Nтеор, секций Поправочные коэффициенты Nmin, секций
b3 b4

.

Подбор элеватора

 

Диаметр горловины водоструйного элеватора dг, мм, вычисляется по формуле

, (34)

где н - насосное циркуляционное давление для системы отопления, кПа, (см. формулу (16):

Gс - расход воды в системе отопления, т/ч;

(35)

Qc- тепловая мощность системы отопления, Вт.

После выбора стандартного элеватора, имеющего диаметр горловины, ближайший к полученному по расчету, определяется диаметр сопла dс, мм, по формуле

, (36)

где U - коэффициент смешения, определяемый из выражения

. (37)

Элеватор располагается в индивидуальном тепловом пункте (ИТП), который обычно размещают в центральной части подвала здания.