Лекция 19 Особенности современных систем отопления 5 страница

Рис. 6.13 Схема водоструйного элеватора с регулируемым соплом

1 — механизм для перемещения регулирующей иглы; 2 — шток регулирующей иглы; 3 — сопло; 4 — регулирующая игла; 5 — камера всасывания; 6 — горловина; 7 — диффузор

Водоструйные элеваторы различаются по диаметру гор­ловины dг (например, элеватор №1 имеет dг=15 мм, №2— 20мм и т. д.). Для использования одного и того же корпуса элеватора пей различных давлении и расходе воды сопло (см. рис. 6.12) делают сменным.

Диаметр горловины водоструйного элеватора dг, см, вычисляют по формуле

(6.10)

 

где Gc — расход воды в системе отопления, т/ч, по формуле (6.7а); ∆Рн — насосное циркуляционное давление для системы, кПа, полученное по формуле (6.9).

Например, для подачи в систему отопления 16 т/ч воды при циркуляционном давлении 9 кПа потребуется элеватор с dг=l,55 (4: 1,73)=3,6 см.

(6.11)

При известном диаметре сопла dс, см, находят необходимую для действия элеватора разность давления в наружных теплопроводах при вводе их в здание ∆Рн, кПа:

∆Рн =6,3G21/d4c, (6.12)

где G1 — расход высокотемпературной воды, т/ч, по формуле (6.12).

Из последней формулы видно, что вслед за изменением по какой-либо причине ∆Рн в наружных теплопроводах изменяется и расход G1, а также расход воды в системе Gc, связанный с расходом G1 через коэффициент смешения элеватора и [из выражения (6.14);

 

Gc=(1+u)G1 (6.13)

Изменение давления и расхода в процессе эксплуатации, не предусмотренное расчетом, вызывает разрегулирование системы отопления, т. е. неравномерную теплоотдачу отдельных отопительных приборов. Для его устранения перед водоструйным элеватором (см. рис. 6.3) устанавливают регулятор расхода.

При применении элеватора часто приходится определять располагаемую разность давления ∆Рн Для гидравлического расчета системы отопления, исходя из разности давления в наружных теплопроводах ∆Рт в месте присоединения ответвления к проектируемому зданию. Насосное циркуляционное давление ∆Рн, передаваемое элеватором в систему отопления, можно рассчитать в этом случае, используя зависимость (6.11), по формуле (при коэффициенте расхода сопла элеватора, равном 0,95)

(6,14)

где ∆Ротв — потери давления в ответвлении от точки присоеди­нения к наружным теплопроводам до элеватора.

В настоящее время шире стали применять насосные смесительные установки, учитывая их преимущества перед элеваторами. Некоторое увеличение капитальных вложений и, эксплуатационных затрат, связанное с применением смесительных насосов, компенсируется улучшением теплового режима помещений и экономией тепловой энергии, расходуемой на отопление.

 

ЛЕКЦИЯ 7

7.1 Расширительный бак системы водяного отопления

Внутреннее пространство всех элементов системы отопления (труб, отопительных приборов, арматуры, оборудования и т. д.) заполнено водой. Получающийся при заполнении объем воды в процессе эксплуатации системы претерпевает изменения: при повышении температуры воды он увеличивается, при понижении — уменьшается. Соответственно изменяется внутреннее гидростатическое давление. Однако эти изменения не должны отражаться на работоспособности системы отопления и, прежде всего, не должны приводить к превышению предела прочности любых ее элементов. Поэтому в систему водяного отопления вводится дополнительный элемент — расширительный бак.

Расширительный бак может быть открытым, сообщающимся с атмосферой, и закрытым, находящимся под переменным, но строго ограниченным избыточным давлением.

В крупных системах водяного отопления группы зда­ний расширительные баки не устанавливают, а гидростатическое давление регулируется при помощи постоянно действующих подпиточных насосов. Эти насосы также возмещают обычно имеющие место потери воды через неплотные соединения труб, в арматуре, приборах и других местах систем.

Поэтому расширительные баки применяют в системах водяного отопления одного или нескольких зданий при их тепловой мощности, ограниченной 6 МВт, когда потери воды еще не вызывают необходимости постоянного действия подпиточных насосов на тепловой станции.

Основное назначение расширительного бака — прием прироста объема воды в системе, образующегося при ее нагревании. При этом в системе поддерживается определенное гидростатическое давление. Кроме того, бак предназначен для восполнения убыли объема воды в системе при небольшой утечке и при понижении ее температуры, для сигнализации об уровне воды в системе и управления действием подпиточных приборов. Через открытый бак удаляется вода в водосток при переполнении системы. В отдельных случаях открытый бак может служить воздухоотделителем и воздухоотводчиком.

 

Pиc.7.1. Открытый, расширительный бак с патрубками для присоединения труб

1 — расширительной; 2 — переливной; 3 - контрольной: 4 — циркуляционной; 5 патрубок с пробкой

 

Рис.7.2. Присоединение открытого расширительного бака к обратной магистрали в системе отопления с ручным контролем (а) и с автоматизированными сигнализацией и регулированием уровня воды в баке (б)

1 — расширительная бак; 2, 3, 4, 5 — расширительная, циркуляционная, контрольная, переливная трубы; 6 и 7 — реле верхнего и нижнего уровней воды в баке, соединенные трубой 4' с баком

 

Расширительные баки имеют ряд недостатков: они громоздки, в связи с чем затрудняется их размещение в зданиях и увеличиваются бесполезные теплопотери в системах отопления. При открытых баках возможно при излишнем охлаждении воды в них поглощение воздуха из атмосферы, что вызывает внутреннюю коррозию стальных труб и приборов. Требуется также прокладка в зданиях специальных соединительных труб.

Открытый расширительныйбак (рис. 7.1) размещают над верхней точкой системы (на расстоянии не менее 1м) в чердачном помещении или в лестничной клетке и покрывают тепловой изоляцией. Иногда устанавливают неизоли­рованный бак в специальном утепленном боксе (будке). Однако при этом повышается стоимость монтажа, увеличиваются теплопотери (вследствие развития поверхности охлаждения) и, как следствие, абсорбция воздуха водой.

Баки изготовляют цилиндрическими из листовой стали; сверху их снабжают люком для осмотра и окраски. В корпусе бака имеется несколько патрубков: патрубок 1 предназначен для присоединения расширительной трубы, по которой вода поступает в бак; патрубок 4 у дна — для циркуляционной трубы, через которую отводится охладившаяся вода, обеспечивая циркуляцию в баке; патрубок 3 для контрольной (сигнальной) трубы Dy20 и патрубок 2 для соединения бака с переливной трубой, сообщающейся с атмосферой.

Соединительные трубы открытого расширительного бака показаны на pиc.7.2. В насосной системе отопления расширительную и циркуляционную трубы присоединяют к общей обратной магистрали, как правило, близ всасываю­щего патрубка циркуляционного насоса на расстоянии l (рис.7.2. а) не менее 2м для надежной цирку­ляции воды через бак.

Контрольную трубу выводят к раковине в тепловом пункте и снабжают запорным вентилем. Вытекание воды при открывании вентиля должно свидетельствовать о наличии воды в баке, а следовательно, и в системе (уровень воды не должен быть ниже показанного на рис.7.1) штрих-пунктирной линией). В малоэтажных зданиях короткая контрольная труба надежно обеспечивает сигнализацию о наличии или отсутствии воды в расширительном баке. В многоэтажных зданиях вместо длинной контрольной трубы, искажающей информацию о действительном уровне воды в системе, устанавливают на расширительном баке два реле уровня, соединенных последовательно трубой 4' (рис.7.2, б) с баком. Реле нижнего уровня предназначено для сигнализации (светом или звуком) об опасном падении уровня воды в баке, а также для включения подпиточной установки (клапана или насоса). Реле верхнего уровня служит для прекращения подпитки системы отопления.

Переливную трубу, как и контрольную, в малоэтажных зданиях выводят к раковине в тепловом пункте (см. рио.7.2а). В крупных зданиях переливную трубу отводят к ближайшему водосточному стояку из чугунных труб.

Полезный объем расширительного бака, ограниченный высотой hп (см. рис.7.1 ), должен соответствовать приросту — увеличению объема воды, заполняющей систему отопления, при ее нагревании до средней расчетной температуры. Изменение объема воды при нагревании в небольшом температурном интервале определяется по уравнению Гей-Люссака

Vt=Vo(1+βt).

Отсюда увеличение объема воды в системе отопления ∆Vc может быть выражено формулой

∆Vc=∆βtVc (7.1)

где Vc —объем воды в системе при начальной температуре, м3(л); вычисляют в зависимости от объема воды в основных элементах системы, приходящегося в среднем на единицу ее тепловой мощности; ∆t — изменение температуры воды от начальной до средней расчетной, °С; β — среднее значение коэффициента объемного расширения воды (β=0,0006 1/°С).

Полезный объем расширительного бака Vпол cоответствующий увеличению объема воды в системе ∆Vc, определяют по формуле

Vпол=kVc (7.2)

Таблица 7.1. Объемное расширение воды, нагреваемой в системе отопления (в долях первоначального объема)

Наполнение системы водой Расчетная температура горячей воды в системе, °С
135-160
Из водопровода (в среднем 5°С) Из тепловой сети (40— 45 °С) 0,045 0,024 0,051 0,027 0,070 0,035 0,084 0,042

Общий объем воды в системе отопления при начальной температуре Vс., л, определяют по формуле

Vc=(Vпр+Vкал+Vтр+Vкот)Qc (7.3)

 

где Vпр, Vкал. Vтр. Vкот — объем воды, л/кВт, соответственно в приборах, калориферах, трубах, котлах, приходящийся на 1 кВт тепловой мощности системы отопления (дан в Справочнике проектировщика в зависимости от расчетной температуры горячей воды); qс—тепловая мощность системы водяного отопления, кВт.

Например, в насосной системе отопления с местной котельной н конвекторами «Комфорт» тепловой мощностью 232 кВт полезный объем расширительного бака при tг=95 °С, вычисленной по формулам (7.2) и (7.3), составит Vпол=0,045 (0,65+6,9+2,6) 232=106 л.

Полезный объем бака в значительной степени зависит от вида отопительных приборов. Наибольшим он будет при использовании чугунных радиаторов глубиной 90мм (в нашем примере его потребуется увеличить до 234л). Кроме того, на объем бака влияет вид выбранной системы отопления. Так, для однотрубной системы насосного водяного отопления с конвекторами требуется открытый расширительный бак, имеющий полезный объем примерно в 3 раза меньший, чем для двухтрубной системы с радиаторами. Это объясняется сокращением вместимости не только ото­пительных приборов, но и труб уменьшенной длины.

Закрытый расширительный бак с воздушной или газовой (если используется азот или другой газ, отделенный от воды мембраной) «подушкой» герметичен, способствует уменьшению коррозии труб и приборов, может обеспечить в широком диапазоне переменное давление в системе отопления.

На рис. 7.3, а изображена установка в помещении теплового центра закрытого бака без мембраны с регулируемым избыточным давлением. Давление в баке поддерживается либо сжатым воздухом от специального компрессора (вариант 1), или инертным газом из баллона со сжатым газом (вариант 2). Действие компрессора автоматизируется.

На рис. 7.3, б дана установка подвесного бака с упругой мембраной, разделяющей две среды — воду и инертный газ. Присоединение бака показано после котла, как это принято в зарубежной практике, когда циркуляционный насос включается в подающую магистраль системы отопления. Начальное давление газа в баке может быть и атмосферным, и избыточным (например, 50 кПа); в последнем случае мембрана до нагревания воды в системе отопления прилегает к стенкам верхней половины бака.


Рис. 7.3. Установка закрытого расширительного бака без мембраны(а) и с мембраной (б)

1 — воздушный компрессор (1-й вариант); 2 — баллон с инертным газом (2-й ва­риант); 3 — расширительный бак; 4 — редукционный клапан; 5 — датчик давления; 6 — предохранительный клапан; 7 — водомерное стекло; 8 — соединительная труба; 9 — инертный газ; 10 — мембрана; 11 — вода; 13 — воздушный кран; 13 — котел

При нагревании избыток объема воды поступает в бак, сжимая воздух или газ, находящийся в нем (вода действует подобно поршню). При этом повышается давление как в баке, так и в системе в целом. Если объем бака или воздуха (газа) в нем окажется слишком мал, давление в низших точках системы может превысить максимально допустимое. В связи с этим потребуется во избежание аварии выпустить часть воды из системы через предохранительный клапан (показан на рис. 7.3).

С другой стороны, при понижении температуры воды давление в высших точках системы может оказаться ниже минимально необходимого для предупреждения таких недопустимых явлений как вскипание воды или подсос воздуха из атмосферы. Следовательно, объем закрытого расширительного бака строго обусловлен допустимым диапазоном изменения гидравлического давления в системе. Объем бака зависит также от объема и расчетной температуры воды в системе, от давления циркуляционного насоса и места включения насоса в теплопровод по отношению к теплообменнику и точке присоединения бака.

Рис. 7.4. Присоединение закрытого расширительного бака 2 к обратной магистрали системы водяного отопления перед циркуляционным насосом 3 и теплообменником 1

 

Полезный объем закрытого расширительного бака определяют по формуле

(7.4)

 

где ∆Vc — увеличение объема воды в системе при нагревании; определяют по формуле (7.1); Рa — абсолютное давление в баке до первого поступления воды (в том числе атмосферное давление); Рмин — абсолютное давление в баке при наполнении системы водой (минимально необходимое давление воды в баке при минимальном уровне — см. рис. 7.3, а); Рмакс — абсолютное давление в баке при повышении температуры воды до расчетной и заполнении бака водой (максимально допустимое давление воды в баке при максимальном уровне — см. рис. 7.3, а).

Минимально необходимое давление воды в закрытом расширительном баке равно гидростатическому давлению Р2 на уровне установки бака с некоторым запасом Рверх для создания избыточного давления в верхней точке сис­темы, которое позволит избежать подсоса воздуха из атмо­сферы или вскипания воды (особенно, если tг>100 °С):

Рмин=Рa+Р2+Рверх (7.5)

Максимально допустимое давление воды в баке при обычном присоединении его к обратной магистрали системы перед всасывающим патрубком циркуляционного насоса (pиc. 7.4) принимают в зависимости от рабочего давления Рраб, допустимого для элементов системы отопления в низшей ее точке (например, для чугунного котла), уменьшенного на сумму давления насоса ∆Рн и гидростатического давления Р1, связанного с расстоянием h1 от уровня воды в баке до низшей точки системы:

Рмакс=Ра+Рраб-(∆Рн-Р1) (7.6)

Давления Р1 и Р2 пропорциональны вертикальным расстояниям h1 и h2 на рис.

Объем закрытого расширительного бака при начальном давлении в нем, равном атмосферному, получается больше объема открытого бака. Использование сжатого воздуха для повышения давления а сверх атмосферного (для «зарядки» бака) позволяет уменьшить объем закрытого бака. Объем закрытого расширительного бака уменьшается также при переносе его в верхнюю часть здания и присоединении там к магистрали системы отопления.

Современная конструкция бака представляет собой стальной цилиндрический сосуд, разделенный на две части резиновой мембраной: одна часть предназначена для воды системы отопления, вторая заполнена газом под давлением. В ЧСФР, например, выпускаются баки с давлением газа 50, 100 и 150 кПа для систем отопления зданий высотой до 15м, рассчитанные на максимальное рабочее давление в системах 350 кПа.

Место присоединения закрытого расширительного бака к теплопроводам выбирают с учетом сохранения его гидравлической связи с действующей частью системы при нормальном использовании клапанов, задвижек и прочей запорной арматуры в другой отключаемой части системы отопления.

Закрытые расширительные баки, помещаемые непосредственно в тепловых пунктах зданий или на тепловых станциях, в значительной степени лишены недостатков открытых баков. Однако для сокращения их объема путем искусственного увеличения внутреннего давления требуются дополнительное оборудование и затрата электрической энергии.


 

ЛЕКЦИЯ 8

РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Гидравлическое давление в каждой точке замкнутых циркуляционных колец системы отопления в течение отопительного сезона непрерывно изменяется вследствие непостоянства плотности воды и циркуляционного давления.

Исходное значение давления соответствует гидростатическому давлению в каждой точке системы в состоянии покоя. Наибольшие изменения давления в системе происходят при циркуляции максимального количества воды, температура которой достигает предельного значения при расчетной температуре наружного воздуха. Сравнивая крайние значения при этих двух гидравлических режимах, можно судить о динамике давления в каждой точке при действии системы отопления в течение отопительного сезона.

Изменение гидравлического давления рассматривают с целью выявления в системе отопления мест с чрезмерно низким или высоким давлением, вызывающим нарушение циркуляции воды или разрушение отдельных элементов. Это позволяет предусматривать мероприятия, обеспечивающие нормальное действие системы.

 

 

8.1. Изменение давления при движении воды в трубах

Установим, как изменяется гидравлическое давление в горизонтальных и вертикальных трубах, заполненных движущейся водой, применительно к условиям работы вертикального циркуляционного кольца системы отопления.

Запишем значение гидравлического давления в любой точке потока воды — капельной несжимаемой жидкости. При установившемся движении потока воды гидравлическое давление по уравнению Бернулли составит

 

где р — плотность воды, кг/м3;

g — ускорение свободного падения, м/с2;

h — вертикальное расстояние от оси потока воды до пло­скости сравнения, м;

р — давление в потоке воды, Па;

w — средняя скорость движения потока воды, м/с.

По уравнению (8.1) полная энергия потока состоит из кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия движения потока воды измеряется гидродинамическим давлением. Среднее значение гидродинамического давления — порядок его величины — найдем при скорости движения воды 1,5 м/с, характерной для теплопроводов насосной системы отопления

 

Потенциальная энергия потока воды складывается из энергии положения потока pgh и энергии давления р в потоке.

В каком-либо сечении потока воды энергия положения pgh зависит от размещения этого сечения по отношению к плоскости сравнения. За плоскость сравнения примем свободную поверхность воды в открытом расширительном баке системы отопления, на которую действует атмосферное давление. При этом будем считать уровень, на котором находится вода в баке, неизменным. Тогда в каждом сечении потока будет определяться гидростатическое давление положения, как избыточное и пропорциональное вертикальному расстоянию h (высоте столба воды в состоянии покоя).

Энергия давления р определяется пьезометрической высотой, на которую может подняться вода над рассматриваемым сечением потока. В замкнутой системе отопления проявляется энергия давления, рассматриваемая как гидростатическое давление в каждом сечении теплопроводов, вызывающее циркуляцию воды.

Сопоставим возможное изменение гидродинамического и гидростатического давления в вертикальной системе отопления.

Гидростатическое давление в вертикальной трубе при изменении положения потока только на 1м возрастает или убывает на

pgh=970·9,81·1 ≈ 9500 Па.

Очевидно, что изменение величины гидростатического давления по высоте системы отопления даже одноэтажного здания более чем на целый порядок превышает максимально возможное изменение значения гидродинамического давления (1090 Па). Поэтому в дальнейшем для характеристики изменения гидравлического давления в системе отопления будем учитывать изменение только гидростатического давления (pgh+p), приближенно считая его равным полному, т. е. будем пренебрегать изменением гидродинамического давления (рw2/2).

Рис. 8.1. Изменение гидростатического давления в горизонтальной трубе при движении заполняющей ее воды с постоянной скоростью слева направо (давление отложено над трубой)

1 и 2— начальное и конечное течения потока; h — вертикальное расстояние от оси потока до свободной поверхности воды

Рис. 8.2. Изменение гидростатического давления в вертикальной трубе при движении заполняющей ее воды сверху вниз (давление отложено справа от отрезка трубы)

1 и 2 — начальное и конечное сечения потока; h— вертикальное расстояние от сечения до свободной поверхности воды

В горизонтальной трубе при движении воды происходит изменение давления в потоке вcледствие потерь давления на трение. На рис.8.1 показано понижение давления в отрезке трубы при движении воды слева направо, причем плотность воды р принята постоянной.

Так как вертикальное расстояние от оcи потока до свободной поверхности воды h1=h2, то гидростатическое давление положения потока составляет pgh1=pgh2 (изображено на рисунке штрихпунктирной линией). При движении воды с постоянной скоростью w от начального сечения 1, где давление в потоке p1, до конечного сечения 2 давление понижается до р2. Разность давления равна потерям дав­ления на трение — p1-р2=∆Рпот

Рис.8.3. Изменение гидростатического давления в вертикальной трубе при движении заполняющей ее воды снизу вверх (обозначения — см. рис. 8.2)

В горизонтальной трубе гидростатическое давление понижается в направлении движения воды.

В вертикальной трубе при движении воды сверху вниз происходит изменение гидростатического давления не только из-за потерь давления на трение, но и вследствие изменения положения сечений потока по отношению к свободной поверхности воды. На рис. 8.2 при тех же условиях штрихпунктирной линией изображено возрастание гидростатического давления в отрезке трубы, связанное в увеличением вертикального расстояния от h1 до h2 т. е. pgh2>pgh1. Показано, что несмотря на потери давления на трение ∆Рпот=p1 – p2 общее гидростатическое давление в сечении 2 возрастает: pgh2+p2>pgh1+p1.

Из практики известно, что в вертикальных трубах систем отопления давление положения изменяется сильнее, чем давление в потоке, связанное в попутными потерями. Поэтому можно вделать вывод, что в вертикальных трубах систем отопления при движении воды сверху вниз гидростатическое давление возрастает.

В вертикальной трубе при движении водыснизу вверхгидростатическое давление уменьшается в результате уменьшения как вертикального расстояния (от h1 до h2) сечений потока от свободной поверхности воды, так и потерь давления на трение ∆Рпот=p1 – p2. На рис.8.З штрихпунктирной линией показано, что pgh2<pgh1 (давление по-прежнему отложено справа от отрезка трубы), и сплошной линией, что p2<.p2. Таким образом, в этом случае pgh2+p2<.pgh1+p1.

Можно сделать вывод, что в вертикальных трубах при движении воды снизу вверх происходит наиболее интенсивное падение гидростатического давления.

Перейдем к рассмотрению процесса изменения давления—динамики давления в системе водяного отопления.


 

8.2. Динамика давления в системе водяного отопления

Рассмотрение динамики давления проведем в системе водяного отопления g естественной и искусственной циркуляцией воды как при наличии расширительного бака, так и без расширительного бака/

1. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ С РАСШИРИТЕЛЬНЫМ БАКОМ

Примем, как и в 8.1, свободную поверхность воды в открытом расширительном баке за плоскость отсчета для определения избыточного гидростатического давления и будем считать уровень, на котором находится вода в баке, неизменным при определенных объеме и температуре воды в системе отопления. Тогда в толще воды в каждой точке системы отопления можно определить избыточное гидростатическое давление в зависимости от высоты столба воды, расположенного над рассматриваемой точкой (в связи g изменением положения точки).

 
 

В системе отопления (ее замкнутый контур изображен двойными линиями на риc.8.4) с ненагреваемой водой при бездействии насоса, т. е. с водой равномерной плотности, находящейся в покое, избыточное гидростатическое давление в теплопроводах одинаково на любом рассматриваемом уровне (например, на уровне I—I оно равно pghi, где hi — высота столба воды или глубина погружения под уровень воды в расширительном баке 1). Наименьшее гидростатическое давление pgh1 действует в верхней магистрали, наибольшее pgh2 — в нижней, причем бездействующий насос 2 испытывает, как уже отмечалось, равное давление со стороны и всасывающего и нагнетательного патрубков.

Рис.8.4. Эпюра гидростатического давления в системе отопления с ненагреваемой водой, находящейся в покое

1 — открытых расширительный бак; 2 — циркуляционный насос (бездействует)

 


Рис.8.5. Эпюра гидростатического давления в системе отопления с нагреваемой водой при бездействии насоса

1 - открытый расширительный бак; 2 — циркуляционный насос (бездействует); ц. н. — центр нагревания; ц. о. — центр охлаждения, О - точка постоянного давления

Значения избыточного гидростатического давления в трубах системы отопления нанесем на pnc.8.4 штрихпунктирными линиями в прямой зависимости от высоты столба воды h. Для ясности изображения проведем линии над верхней магистралью, под нижней магистралью, слева и справа от вертикальных труб. Показанные на рисунке штрихпунктирные линии называются пьезометрическими, а их совокупность — эпюрой гидростатического давления в статическом режиме.

В системе отопления при циркуляции с постоянной скоростью движения воды — вязкой жидкости энергия давления изменяется по длине теплопроводов. Вязкость и деформации потока обусловливают сопротивление движению воды. Они вызывают потери давления в потоке движущейся воды, переходящего в результате трения (линейные потери) и вихреобразования (местные потери) в теплоту. При дальнейших построениях потери давления будем считать, как и в 8.1, условно равномерными по длине труб.

Рассмотрим динамику гидростатического давления в системе отопления с нагреваемой водой при бездействии насоса — фактическив гравитационной системе отопления(рис. 8.5). Представим, что вода в системе отопления, нагреваемая в одной точке (ц. н. — центр нагревания), охлаждается в другой, выше расположенной (ц. о.— центр охлаж­дения). При этом плотность воды в левом стояке составит Рг, в правом — Ро. В такой вертикальной системе отопления при неравномерном распределении плотности воды возникает неуравновешенность гидростатических давлений в стояках и в результате естественная циркуляция воды.

Для определения значений гидростатического давления предположим, что вода в системе на какое-то мгновение неподвижна. Тогда максимальное гидростатическое давление в нижней точке правого стояка с охлажденной водой будет (рис. 8.5)

(8,2a)

а максимальное гидростатическое давление в левом стояке с нагретой водой

(8,2б)

Так как ро>рг, то гидростатическое давление в правом стояке при отсутствии циркуляции воды будет больше, чем в левом. Штрихпунктирные линии на рис. 8.5 изображают эпюру давления в статическом режиме. Различие в полу­ченных значениях гидростатического давления, вызывающее циркуляцию воды по направлению часовой стрелки, выражает естественное циркуляционное (гравитационное) давление

∆Pe=pogh2 – pгgh2 (8.3)

где h2 — вертикальное расстояние между центрами охлаждения и нагревания воды или высота двух столбов воды — охлажденной и нагретой.

Из уравнения (8.3) можно сделатьвыводы:

а) естественное циркуляционное давление возникает вследствие различия в значениях гидростатического давления двух столбов охлажденной и нагретой воды равной высоты (∆Pe на рис. 8.5);


>