Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Отопление и вентиляция. Отопление-1

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
13.56 Mб
Скачать

Разумеется, что р\=рг (давление в точке а неизменно). Тогда

^ Уд1р2= ^ул2(1 -Р)2.

откуда

Рух\

/ 1 - Р \2

Рудг

\ Р / *

Величины рУД1 и рУД2 — гидравлические постоянные участков 1 и 2 — известны. Обозначив частное буквой С, получим

л ц . = с = ^ ) * .

После нахождения значения р легко определить требуемое ус­ ловиями задачи давление в точке а, например из выражения pi =

= Руд1Р2-

а)

 

S)

 

 

 

Qi -J3

 

 

CËfcM l

О,*/000

Рис. IV. 16. К

понятию о расчете трубопроводов

методом пе­

 

 

ремещения единицы объема

 

Пример IV.1. Определить расход воды в подводках к нагрева­

тельным

приборам

стояка системы отопления (рис. IV. 16, б). Все

подводки

к приборам имеют диаметры 15 мм. Расчетная тепло­

отдача нагревательных приборов: первого — 1000 ккал/ч, второго — 1500 ккал/ч. Длина подающей и обратной подводок к первому

прибору — по 1,5 м, ко второму —

по 1 м.

 

 

На подводке первого прибора

установлен кран двойной регу­

лировки. Температура теплоносителя /Г=95°С, t0= 70° С.

объе­

Р е ше н и е . Применим метод перемещения

единицы

ма расхода. Пусть в первый прибор пойдет воды

р, тогда во

вто­

рой (1—р).

Для преодоления сопротивления подводок первого прибора бу­ дет затрачено давление р\

P i= s iP2; для подводок второго прибора р2

p2= s 2(l — Vf,

где Si и s2 — характеристики сопротивления подводок соответст­ венно к первому и второму приборам.

Определим характеристики сопротивления участков по формуле

++ + Z +

Значение X/d берем из прилож. 15. Величину А, постоянную для трубы данного диаметра, принимаем тоже по прил. 15.

Коэффициент сопротивления на участке. 1 2£i = lÔ,5„Ha участ­ ке 2 — Е£2=6,5. Тогда величины s будут равны:

5х= (2 ,7 -3 + 10,5)-1,08-104= 18,6-К)-4;

s2= (2 ,7 -2 + 6 ,5)-'1,08-104= 11,9-10-4.

Потери давления на участке 1 при перемещении единицы объ­ ема составят

/?1= s1p2= 18,6 • 10 432;

на участке 2

A= S2(1 -P )2=11.9-10-4(1 -P )2.

Вточке ответвления подводок от стояка должно быть одно дав­ ление, одинаковое для участков 1 и 2, т. е.

 

Рх— Р2 или ^ 2= s 2(i —?)2;

 

 

i l = С

18,6-101

С =1,57.

 

11,9-10*

 

S 2

 

 

Найдем значение р:

 

 

 

р = ---- ! - _ - = ------ ------- =0,444.

 

 

 

l + Yc

l + /l,5 7

 

 

Тогда (1—р) = 1—0,444=0,556.

расхода

воды в

Следовательно,

в участок

1 попадает 0,444G

стояке, а в участок 2 — 0.556G расхода.

 

приборов

Непропорциональное теплоотдаче нагревательных

распределение

расходов

теплоносителя

(1500/1000=1,5;

0,556/0,444=1,25) должно быть учтено при гидравлическом расчете подводок и определении поверхности нагревательных приборов.

Определим температуры обратной воды после нагревательных приборов.

Общий расход теплоносителя G= (1000-Ь 1500)/(95—70) = = 100 кг/ч.

Расход воды в первом приборе Gi= 100-0,444=44,4 кг/ч, то же, во втором приборе G2=100—44,4 = 55,6 кг/ч.

Температура обратной

воды из первого прибора будет равна

44,4 =

юоо

*о1= .72,2° С.

 

95 - <о1

Температура обратной воды из второго прибора

55,6= 1500 ; /„4= 67,5°

9 э — t o2

Таким образом, параметры теплоносителя при определении по­ верхности приборов будут: для первого прибора — 95 и 72,2° С, для второго — 95 и 67,5° С.

Пример IV.2. Рассчитать трубопрово­ ды П-образного стояка однотрубной си­ стемы отопления со смещенными замы­ кающими участками и нижней разводкой магистралей (рис. IV. 17) методом дина­

мических

давлений.

/Г=105°С,

Температура

теплносителя

/о = 70°С.

Система отопления

присоеди­

нена к тепловым

сетям через

элеватор.

Нагревательные

приборы — радиаторы

М-140-АО. Тепловая нагрузка приборов указана на приборах схемы (рис. IV.17) 2Q = 7100 кк'ал/ч.

Р е ше н и е .

1. Находим величину

естественного

давления ре в стояке. Со­

гласно СН 419—70 для этого можно при­ менить формулу

/?е = 0,Ш этй9тД^

где 0,13 — среднее приращение объемной массы воды при охлаждении ее на Г (ре­ комендация — только для однотрубных систем с нижней разводкой); пэт— число этажей; /гот — высота этажа; At — расчет­ ный перепад температур теплоносителя в системе. Тогда

Рис. IV. 17. Схема П-образ­ ного стояка однотрубной си­

стемы водяного

отопления

с смещенными

замыкающи­

ми участками

и кранами

двойной регулировки

/?е = 0,13 • 4 • 2,7 ( 105 - 70)=49,2 кг/м2.

2. С целью повышения гидравлической устойчивости в стояках однотрубных систем отопления с нижней разводкой следует исполь­ зовать не менее 80% располагаемого давления. Иначе говоря, по­ тери в стояках должны составлять не менее 80% общих потерь давления в циркуляционных кольцах без учета потерь давления на тех участках, которые являются общими для группы стояков или ветвей.

3. Определяем предположительно давление для расчета труб стояка

^T = /> + /v0,8= (1000 + 49,2).0f8=840 кг/м2.

(Здесь р — давление после элеватора, принимаемое по СНиПу равным 1000—1200 кг/м2).

R,ср

УР

0,65-840

23,5

кг/м2-м,

2*

 

23,2

 

 

 

 

 

где ф = 0,65 — доля потерь на трение.

 

 

Находим расход воды в стояке G

 

 

 

 

Ост=

^ - = — = 203 кг/ч.

 

 

ст

Мс

35-1

 

'

5. По расходу

GCT= 203 и RCр= 23,5 предварительно по [5] при­

нимаем диаметры

 

стояка

и

замыкающего'участка, ^ст =15 мм,

d3.у= 15 мм.

 

 

 

V= 0,292 м/с,

что меньше предельно

Скорость воды при этом

допустимой (0,5 м/с).

6. Определяем количество воды, поступающей в прибор и в за­

мыкающий участок малого циркуляционного кольца.

Для этого

найдем характеристики сопротивлений

замыкающего

участка sa.у

и подводок Япод по формуле

 

 

*3.у= л ( ^ - / + 2 С

, у) ,

 

где А 1,08 • 10~4; l/d= 2,7, по прилож. 15 /=0,5 м.

Определим местные сопротивления замыкающего участка. Ко­ эффициент сопротивления тройника на ответвлении при делении

потока — 5, тройника на ответвлении

при слиянии потока — 1,5.

Всего 2£=5-|-1,5 = 6,5.

 

 

Местные сопротивления принимаем по СН 419—70.

s3„ = 1,08-10~4(2,7-0,54-6,5)=8,47 ю -* Л £ !* -.

 

(кг/ч)2

Проводимость замыкающего участка р3.у будет равна

1

- ^ - = 3 3 , 4 -----.

 

 

1^8-47

(кг/м2)0-5

Определяем характеристику сопротивления подводок saодКо­ эффициент сопротивления тройника на проходе — 0,5; то же, при слиянии потока — 3; сопротивления крана двойной регулировки — 4; радиатора— 1,6, двух гнутых уток (0,8 *2) = 1,6; всего 2£=10,7.

Учитывая две подводки по /=0,35 м, получим «Под=

=1,08-10-4 (2,7-0,35 • 2+10,7) = 13,6 • Ю”4. Проводимость подводок и прибора цПод составит

1

100

27,1.

P'110ж

 

V I

Суммарная проводимость подводок и замыкающего участка будет равна

2 Iх = 33,4-f- 27,1 = 60,5.

Определяем коэффициент затекания воды а в прибор без учета естественного давления в малом циркуляционном кольце ввиду не­ значительности его в данном случае:

а = ^ - = 0 ,4 4 8 .

60,5

Количество воды Gnp, затекающей в прибор, будет равно

О1ф= 0 ,448-203 =91 кг/ч.

То же, в замыкающем участке G3.y

Оэ.у = 203 — 91 = 112 кг/ч.

7. Определяем потери в замыкающем участке р3.у по формуле

л . у= ^

, У- ^ + 2 С з .

vi Уу

Vl.yV

(а)

*з.у

3-У

2g

2g

2g

 

Выразим динамическое давление замыкающего участка через динамическое давление стояка. Найдем коэффициент затекания за­ мыкающего участка а3.у:

а3>у = 1 — 0,448=0,552.

Следовательно, можно написать

_ g 3.у _ J t ^ y t /з.у # Д^ст^ст

откуда

^з.у ^З.у^ст

Подставив в уравнение (а) новое значение v3,Yi получим

Р з ,

1\ ^з.у ■4.V+2C

y

1

J

ц2стУ

(б)

 

2g

Как видно,

выражение в квадратных

скобках

представляет

приведенный коэффициент гидравлического сопротивления Ç зГу замыкающего участка, отнесенный к динамическому давлению сто­ яка, т. е.

Тогда

С = (2,7 • 0,5+6,5) • 0,5522

= 2,4.

На стояке восемь замыкающих участков. Следовательно, общий приведенный коэффициент гидравлического сопротивления всех за­ мыкающих участков составит

2Спр = 2,4*8=19,2.

8. Определяем коэффициенты местного сопротивления на стоя­ ке d= 15 мм; коэффициент для тройника на ответвлении при де­

лении потока — 5; двух пробковых, кранов 3,5 *2= 7; четырнадцати отво­ дов 1,5-14 = 21; тройника на ответвле­ нии при слиянии потока 1,5; сопротив­ ления двух уток в местах присоедине­ ния стояков к магистралям 0,8 -2= 1,6. Всего 2£=36,1.

Длина стояка без учета замыкаю­ щих участков составит — 23,2—8*0,5 =

=19,2 м.

8.Находим потери давления в

стояке:

Р = 2 ( - J ' + 2 С)РЛ= (2,7-19,2+

Рис.

IV. 18. Схема П-образ-

ного

стояка однотрубной

проточно-регулируемой си­ стемы водяного отопления

+ 19,2+36,1). 0,2922-1000 =465 кг/м2.

2 -9 ,8 1

Тогда общие гидравлические поте­ ри давления в системе предположи­ тельно составят:

465-100 • 1 = 580 кг/м23.

80

Давление после элеватора в этом случае будет равно 580-1,1 = = 640 кг/м2.

П р и м е р IV .3 . Рассчитать трубопроводы проточно-регулируе.мо- го П-образного стояка однотрубной системы отопления с нижней разводкой магистралей (рис. IV. 18) методом характеристик сопро­ тивлений по СН 419—70. Температура теплоносителя в системе fr=105°C, to = 70° С. Тепловая нагрузка приборов Q= 8400 ккал/ч.

Ре ше н и е . 1. Определяем расход воды в стояке:

S O

8400

= 240 кг/ч.

 

 

сAt 1 (105 — 70)

2.В соответствии с расходом диаметр трубопроводов стояла

примем равным 15 мм. Скорость воды в этом

случае будет

0 =

= 0,35 м/с, т. е. ниже максимально допустимой

скорости (0,5

м/с

по СН 419—70).

 

уз­

3. Определяем характеристики сопротивлений s отдельных

лов стояка:

 

 

присоединения стояка к горячей и обратной магистралям

s1= (12,84+8,56)-10-4=21,4.10“4

;

шести этажестояков

s2= 6 - 15,84-10-4= 95 -10 -4;

двух горизонтальных радиаторных узлов верхнего этажа

s3 = 2-7,49-10~4= 14,98-10"4;

горизонтального участка стояка на верхнем этаже длиной 4 м

S 4 = 4 - 2 , 8 9 - 1 0 - 4 = 1 1 , 6 6 - 1 0

Находим суммарную характеристику сопротивлений стояка — потерю давления в стояке при расходе воды 1 кг/ч:

sCT^ s 1 + s2+ s 3+ s 4= (21,4+ 95+ a4,98+ ll,66)-10 -4=

=143,04-Ю-4 кг/м2/(кг/ч)2.

4.Определяем потерю давления в стояке

pCT— sCTOlr= 143,04-10-4-2402=825 кг/м2.

Пример. Рассчитать трубопроводы ветви горизонтальной одно­ трубной системы водяного отопления с замыкающими участками

т о

т о

т о

т о 1400

0,3

r ° ï

_ â _

 

1

 

23,0

 

Рис. IV. 19. Схема ветви горизонтальной однотруб­ ной системы водяного отопления с замыкающими участками (к примеру расчета трубопроводов)

(рис. IV. 19). Параметры теплоносителя: 105—70° С; нагреватель­ ными приборами служат радиаторы типа М-140 АО.

Р е ше н и е . Определяем расход воды G в ветви по формуле

G= ^LüL =

----— ---- = 200 кг/ч.

c\t

1 (105 - 70)

В соответствии с этим расходом диаметр ветви принимаем рав­ ным 15 мм. Скорость воды на участках ветви не превышает 0,295 м/с, что допустимо.

Для расчета малого циркуляционного кольца определяем ус­ редненную длину замыкающего участка /З.у по формуле

bZQ

‘■з.у- Яэ/эМ

где b — ширина секции радиатора, 6= 0,1 м; 2Q — тепловая на­ грузка ветви, равная 7000 ккал/ч; q3— средняя плотность теплово­ го потока нагревательного прибора при принятых параметрах теп­

лоносителя,

ккал/ч-экм,

определяемая ниже; /э— площадь нагре­

вательной

поверхности

одной секции,

f3= 0,35 экм (радиатор

М-140-АО); N — число приборов на ветви, N = 5\ 1п — горизонталь­

ная проекция подводок к прибору, /п=0,55.

 

Значение q3 при G0TH

F > 7 находим по формуле из табл. III.7:

?9=3,85д^р15= 3,85^105 + 70- 1 8 j1,15=4,75

ккал/(ч-экм-град).

Определяем теперь /З.у:

 

 

 

 

0,1-7000

0,55 =

1,39

м.

 

‘■з-У 4,75-0,35-5

 

 

 

 

Ведем расчет малого циркуляционного кольца первого прибора по ходу движения теплоносителя в ветви.

Характеристика сопротивления замыкающего участка по прилож. 15:

s3.y = A ( + 3.у + 2 Сз,)=1,08.10-<(2,7 1,39 + 3,5) =

= 7,82-10-4 кг/м2

(КГ/Ч)2

Находим проводимость замыкающего участка р3.у*

IS , = - ! — =

------ !------

= 35,7 ----- EÜ—

/ S 7

7 ,8 2 .1 0 -,

(«,/«,)»•'

Определяем характеристики сопротивления подводок и прибора 5пр:

 

/110Д=

0,55+ 0,6 =1,15;

 

slip= А ( ± - /+Е С ,1Р) =

1,08-10-4(2,7 1,15+15,1)= 19,7- Ю ~ \

где

подводок и прибора равно 15,1 по [27]:

 

Проводимость подводок и прибора (хПр будет равна:

 

Р-ир =

1

 

------- =22,5.

 

 

 

 

1^ ^пр

1^ 19, 7 - 10-4

 

Проводимость радиаторного узла цр.у составит

 

^ = ^

+ ^

= 35,7 + 22,5 = 58,2.

Вычислим коэффициент затекания в прибор без учета естествен­ ного давле’ния в малом циркуляционном кольце си:

а, =

Н - нр

22,5

= 0,39.

-------------Р - пр + {^з.у

-----------------22,5 + 35,7

 

 

Количество воды (?Пр, .проходящей через прибор, будет равно-

Gl,p = al,pQ=0,39-200 = 78 кг/ч.

Находим перепад температур воды в приборе At:

QnP HOP

18° С.

cGHp ~ 1-78

Далее определяем естественное циркуляционное давление в малом кольце первого нагревательного прибора (по ходу движения теплоносителя) Ар:

д/7С1= 3/гд/=0,66-0,3-18=3,52 кг/м2.

Здесь 0,66 — приращение объемной массы воды при ее охлаж­ дении на 1° в интервале температур 105—70° С.

Определяем потерю давления в подводках и приборе Ар\:

APl = 5прО,ф= 1 9 ,7 -10~4 • 782 = 12 кг/м2.

Потеря давления в замыкающем участке составит

АРэ.у 1« *з., (О ~ О,ф)2=7,82 (200 - 78)2 = 11,6 кг/м2.

Находим располагаемое давление в малом кольце для расчета подводок

р х= * A p 3tVl- \ - $ l iA t ~ 11,6-(-3,52= 15,12 кг/м2.

Определяем невязку давлений:

1 5 , 1 2 - 12 = 21,1«6.

15,12

Из расчета видно, что невязка очень велика.

Примем новое значение объема воды, проходящей через прибор, б з .у = 90 кг/ч. Тогда коэффициент затекания в прибор аг будет ра­ вен 02 = 90/200 = 0,45.'Количество воды, проходящей по замыкаю­ щему участку, составит G a.y = 200—90=110 кг/ч. Тогда перепад температур воды в приборе будет равен

Оир 1400

ыю

15,5 С.

Определяем естественное давление в малом циркуляционном кольце при новом расходе воды через нагревательный прибор

д/7е2 = 0,66-0,3-15,5 = 3,05 кг/м2.

Определяем потерю давления в подводках и приборе Ар^: Арг= 19,7-10~4'90= 16 кг/м2.

Потеря давления в замыкающем участке Л/,2з.у2= 7,82. Ю-4- 1Ю2= 9,5 кг/м2.

Располагаемое давление для расчета подводок (и сопротивле­ ния прибора)

Р2=&Р3.у+ ДЛ>=9,5 + 3,05 = 12,55 кг/м2.

Невязка будет равна:

1 2 ,5 5 -1 6 1 0 0 = -27,5% .

12,55

Ввиду того, что величины невязок большие,- решаем задачу отыскания аРасч графо-аналитическим способом (рис. IV.20). Из графика видно, что новое а р а с ч =

=0,418.

Используя это значение коэф­ фициента затекания, ведем рас­ чет малого циркуляционного' кольца.

Количество,- воды проходящее через прибор, будет равно:

Оир=*= 0,418-200 = 83,6 кг/ч;

(?3.у = 200 -8 3 ,6 =116,4 кг/ч.

Рис. IV.20. График для определения коэффициента затекания в малом цир­ куляционном кольце однотрубной горизонтальной системы водяного отопления

Температурный

перепад в

приборе составит

М = 1400/(1 X

Х83.4) = 16,8°С,

тогда естест­

венное давление Дре будет

д/?е= 0 ,66-0,3-16,8 = 3,3 кг/м2.

Потери давления в подводках и приборе составят

др„р= 19,7-10-4-83,62= 13,8 кг/м2

Потери давления в замыкающем участке

д/?з;у=7,82-10"4- 116,42= 10,6 кг/м2.

Находим располагаемое давление в малом кольце для расчета подводок к прибору

Рпр=*Д/>з.у+ àpe= 10,6 + 3,3= 13,9.

Невязка составит:

13,9 ~ 13,8 100 = 0,007%,

13,9

что вполне удовлетворительно. Поэтому найденные графо-анали­ тическим методом величины принимаем за действительные.

Определяем г и д р а в л и ч е с к и е п о т е р и в ветви. Потери давления в ветви слагаются из потерь в замыкающих участках р3.у и трубах ртмежду этими участками (включая вентили «Косва»).