1.5 Гидравлический расчет системы отопления.
В здании предусматривается запроектировать систему водяного отопления по заданию преподавателя. Расчетные температуры теплоносителя в системе отопления принять равными 95-70°С для двухтрубных систем, 95-70°С для однотрубных систем жилых, общественных зданий.
При системе отопления с нижней разводкой подающая магистраль прокладывается в подвале на высоте 30-50 см ниже потолка и на расстоянии 0,5 м от внутренней поверхности наружных стен, обратная магистраль - непосредственно у наружных стен не отапливаемого подвала на высоте 30 см ниже потолка. Удаление воздуха из системы осуществляется через шаровые краны с воздухоотводчиком фирмы Dunfoss.
При системе отопления с нижней разводкой подающая и обратная магистрали прокладываются рядом у наружных стен не отапливаемого подвала. Удаление воздуха из системы осуществляется через специальные краны, установленные на приборах верхнего этажа.
Нагревательные приборы устанавливаются под каждым окном в квартирах; на лестничной клетке - только на первом этаже при входе (за пределами тамбура). Нагревательные приборы на планах условно изображаются прямоугольником 2x12 мм, на схеме - 6x12 мм. В помещениях с двумя наружными стенами углы, образованные ими, предохраняются от отсыревания установкой в них стояков отопления.
Целью гидравлического расчета является такой подбор диаметров трубопроводов, при котором при заданных тепловых нагрузках и расчетной
величине располагаемого циркуляционного давления было бы удовлетворено равенство:
∑(Rl + z) = 0 ,9 Р, Па, (14)
где Р - располагаемое циркуляционное давление, R- удельные потери давления на трение, Па/м
- длина участков расчетного кольца, м
z - потери давления в местных сопротивлениях, Па.
Прежде, чем приступить к расчету, следует вычертить в масштабе 1:100 аксонометрическую схему системы отопления (принятую по заданию) с показом всей необходимой арматуры, поворотов. Для отключения стояков в местах присоединения их к горячей и обратной магистрали устанавливаются пробочные краны, вентили, шаровые краны. Для опорожнения стояков устанавливаются тройники с пробками или штуцера, для выпуска воздуха-штуцера с запорной арматурой. Расчет осуществляется для двух циркуляционных колец: расчетного - самого нагруженного и протяженного и кольца с наименьшей нагрузкой - ближнего.
В однотрубных системах самое нагруженное и протяженное кольцо принимается через самый удаленный стояк, в двухтрубных с тупиковым движением воды - кольцо через нижний нагревательный прибор стояка, наиболее нагруженного и удаленного от теплового пункта.
Рассчитываемые кольца разделяют по ходу движения теплоносителя на отдельные расчетные участки с неизменным расходом теплоносителя и постоянным диаметром.
Тепловая нагрузка магистральных участков определяется суммой тепловых нагрузок стояков, обслуживаемых этим участком. Тепловая нагрузка собирается на каждый стояк по помещениям, находящимся друг над другом
на разных этажах.
Расчет рекомендуется вести в такой последовательности:
а) определить необходимый расход теплоносителя на участке
G= Q/( tг - t о)* 1,16, кг/ч (15)
зная располагаемое давление Р, определить среднюю величину удельной потери давления на трение R ср. по длине рассчитываемого циркуляционного кольца
R ср =0,65 Р: ∑l, Па/м (16)
где ∑l - сумма длин участков циркуляционного кольца, м
0,65 - доля потерь располагаемого давления на трение;
в)по найденным значениям Rср и G, определить ориентировочный диаметр трубопровода d и по нему принять ближайший по стандарту. Далее по принятому d и известному G следует определить фактическое значение удельного сопротивления R, скорости v.
г) определить сумму коэффициентов местных сопротивлений ∑ξ, на рассчитываемом участке. При расчете для смежных участков местное сопротивление тройника относить к участку с меньшей тепловой нагрузкой.
д)определить потери давления по длине участка R*L и в местных сопротивлениях z , найти полные потери давления на каждом участке (R* L + z);
z =v 2* ρ/2 * ∑ξ (17)
е) проверить правильность гидравлического расчета циркуляционного кольца из условия:
△1 = Р-∑(R 1 + z)д.к./ Р *100% ≤ 10% (18)
При несоответствии этого условия следует на отдельных участках увеличить или уменьшить диаметр трубопровода.
После расчета наиболее протяженного кольца переходят к расчету ближнего кольца. Допустимая невязка в кольцах однотрубных систем до 15%, в двухтрубных системах 25%.
Значение невязки вычисляется по формуле:
△2=∑(R1+z)д.к.-∑(R1+z)б.к./∑(R1+z)д.к*100% ≤ 15% (19)
Если путем изменения диаметров труб не удается увязать кольца, устанавливается балансировочный клапан.
Результаты расчётов свёл в таблицу 3
№ участка |
Тепловая нагрузка Q , Вт |
Расход теплоносителя G, кг/ч |
Длина участка l, м |
Диаметр в d, мм |
Скорость V, м/с |
Потери на трение R, Па |
Удельные потери Rl, на трение Па/м |
Сумма коэффициентов
местных сопротивлений
|
Потери давления в местных сопротивлениях z, Па |
Сумма потерь на участке Rl+z, Па |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Дальнее кольцо |
||||||||||
1 |
64814 |
2235 |
5,949 |
65 |
0,174 |
7 |
42 |
10 |
151 |
193 |
2 |
60236 |
2077 |
6,7669 |
65 |
0,16 |
6 |
41 |
4 |
51 |
92 |
3 |
57770 |
1992 |
3,05 |
50 |
0,251 |
18 |
55 |
3 |
95 |
149 |
4 |
54574 |
1882 |
2,1099 |
50 |
0,236 |
16 |
34 |
3 |
84 |
117 |
5 |
46607 |
1607 |
2,3401 |
50 |
0,201 |
12 |
28 |
2,5 |
51 |
79 |
6 |
42224 |
1456 |
13,7231 |
50 |
0,182 |
12 |
165 |
2 |
33 |
198 |
7 |
36767 |
1268 |
6 |
50 |
0,161 |
8 |
48 |
2 |
26 |
74 |
8 |
34609 |
1193 |
2,7333 |
50 |
0,149 |
7 |
19 |
2 |
22 |
41 |
9 |
30009 |
1035 |
3,358 |
40 |
0,222 |
20 |
67 |
2 |
49 |
116 |
10 |
28069 |
968 |
1,4348 |
40 |
0,21 |
18 |
26 |
2 |
44 |
70 |
11 |
26111 |
900 |
5,75 |
40 |
0,197 |
16 |
92 |
1 |
19 |
111 |
12 |
20513 |
707 |
1,9241 |
40 |
0,151 |
10 |
19 |
2 |
23 |
42 |
13 |
18300 |
631 |
3,0831 |
40 |
0,135 |
8 |
25 |
4,5 |
41 |
66 |
14 |
14289 |
493 |
7,582 |
32 |
0,135 |
10 |
76 |
2 |
18 |
94 |
15 |
10983 |
379 |
3,7692 |
32 |
0,103 |
6 |
23 |
1,5 |
8 |
31 |
16 |
6491 |
224 |
13,99 |
25 |
0,109 |
10 |
140 |
1,5 |
9 |
149 |
17 |
3231 |
111 |
3,9146 |
20 |
0,086 |
7 |
27 |
3 |
11 |
38 |
18 |
2419 |
83 |
4,0134 |
15 |
0,135 |
28 |
112 |
5 |
46 |
158 |
19 |
2814 |
97 |
3,0169 |
15 |
0,15 |
34 |
103 |
2 |
23 |
125 |
20 |
2255 |
78 |
4,0002 |
15 |
0,144 |
20 |
80 |
8 |
83 |
163 |
21 |
1918 |
66 |
3,0208 |
15 |
0,098 |
14 |
42 |
5,0 |
24 |
66 |
22 |
1581 |
55 |
3,0208 |
15 |
0,082 |
8 |
24 |
5,0 |
17 |
41 |
23 |
1244 |
43 |
3,0208 |
15 |
0,063 |
6 |
18 |
5,0 |
10 |
28 |
24 |
907 |
31 |
3,0208 |
15 |
0,063 |
6 |
18,1248 |
5,0 |
10 |
28 |
25 |
570 |
20 |
3,0208 |
15 |
0,063 |
6 |
18,1248 |
5,0 |
10 |
28 |
26 |
907 |
31 |
3,0208 |
15 |
0,063 |
6 |
18,1248 |
5,0 |
10 |
28 |
27 |
1244 |
43 |
2,8621 |
15 |
0,063 |
6 |
17,1726 |
5,0 |
10 |
27 |
28 |
1581 |
55 |
2,8621 |
15 |
0,082 |
8 |
22,8968 |
5,0 |
17 |
40 |
29 |
1918 |
66 |
2,8621 |
15 |
0,098 |
14 |
40,0694 |
5,0 |
24 |
64 |
30 |
2255 |
78 |
2,8621 |
15 |
0,144 |
20 |
57,242 |
5,0 |
52 |
109 |
31 |
2814 |
97 |
2,8621 |
15 |
0,15 |
34 |
97,3114 |
5,0 |
56 |
154 |
32 |
2814 |
97 |
2,8621 |
15 |
0,15 |
34 |
97,3114 |
5,0 |
56 |
154 |
33 |
5233 |
180 |
1,3947 |
20 |
0,142 |
20 |
27,894 |
6,0 |
60 |
88 |
ТАБЛИЦА 3 Гидравлический расчёт системы отопления
продолжение таблицы 3
№ участка |
Тепловая нагрузка Q , Вт |
Расход теплоносителя G, кг/ч |
Длина участка l, м |
Диаметр в d, мм |
Скорость V, м/с |
Потери на трение R, Па |
Удельные потери Rl, на трение Па/м |
Сумма коэффициентов местных сопротивлений |
Потери давления в местных сопротивлениях z, Па |
Сумма потерь на участке Rl+z, Па |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
34 |
8493 |
293 |
4,0134 |
25 |
0,141 |
16 |
64,2144 |
4,0 |
40 |
104 |
35 |
12985 |
448 |
3,9146 |
25 |
0,226 |
40 |
156,584 |
3 |
77 |
233 |
36 |
16291 |
562 |
13,99 |
32 |
0,16 |
14 |
195,8152 |
4,5 |
58 |
253 |
37 |
20302 |
700 |
3,7692 |
32 |
0,195 |
20 |
75,384 |
3,5 |
67 |
142 |
38 |
22515 |
776 |
7,582 |
40 |
0,151 |
10 |
75,82 |
2,5 |
29 |
104 |
39 |
28113 |
969 |
3,0831 |
40 |
0,21 |
18 |
55 |
2 |
44 |
100 |
40 |
30071 |
1037 |
1,9241 |
40 |
0,222 |
20 |
38,482 |
1,5 |
37 |
75 |
41 |
32011 |
1104 |
5,75 |
50 |
0,16 |
6 |
34,5 |
4,5 |
58 |
92 |
42 |
36611 |
1262 |
1,4348 |
50 |
0,161 |
8 |
11,4784 |
2,5 |
32 |
44 |
43 |
38769 |
1337 |
3,358 |
50 |
0,171 |
9 |
30,222 |
1 |
15 |
45 |
44 |
44226 |
1525 |
2,7333 |
50 |
0,201 |
12 |
32,7996 |
2,5 |
51 |
83 |
45 |
48609 |
1676 |
6 |
50 |
0,218 |
14 |
84 |
2 |
48 |
132 |
46 |
53309 |
1838 |
13,7231 |
50 |
0,236 |
16 |
219,5696 |
2 |
56 |
275 |
47 |
56576 |
1951 |
2,3401 |
50 |
0,252 |
18 |
42,1218 |
3,5 |
111 |
153 |
48 |
59772 |
2061 |
2,1099 |
65 |
0,16 |
6 |
12,6594 |
2 |
26 |
38 |
49 |
62238 |
2146 |
3,05 |
65 |
0,187 |
8 |
24,4 |
2 |
35 |
59 |
50 |
66816 |
2304 |
12,7159 |
65 |
0,174 |
7 |
89,0113 |
3 |
45 |
134 |
34 |
8493 |
293 |
4,0134 |
25 |
0,141 |
16 |
64,2144 |
4,0 |
40 |
104 |
35 |
12985 |
448 |
3,9146 |
25 |
0,226 |
40 |
156,584 |
3 |
77 |
233 |
36 |
16291 |
562 |
13,99 |
32 |
0,16 |
14 |
195,8152 |
4,5 |
58 |
253 |
37 |
20302 |
700 |
3,7692 |
32 |
0,195 |
20 |
75,384 |
3,5 |
67 |
142 |
38 |
22515 |
776 |
7,582 |
40 |
0,151 |
10 |
75,82 |
2,5 |
29 |
104 |
39 |
28113 |
969 |
3,0831 |
40 |
0,21 |
18 |
55 |
2 |
44 |
100 |
40 |
30071 |
1037 |
1,9241 |
40 |
0,222 |
20 |
38,482 |
1,5 |
37 |
75 |
41 |
32011 |
1104 |
5,75 |
50 |
0,16 |
6 |
34,5 |
4,5 |
58 |
92 |
42 |
36611 |
1262 |
1,4348 |
50 |
0,161 |
8 |
11,4784 |
2,5 |
32 |
44 |
43 |
38769 |
1337 |
3,358 |
50 |
0,171 |
9 |
30,222 |
1 |
15 |
45 |
44 |
44226 |
1525 |
2,7333 |
50 |
0,201 |
12 |
32,7996 |
2,5 |
51 |
83 |
45 |
48609 |
1676 |
6 |
50 |
0,218 |
14 |
84 |
2 |
48 |
132 |
46 |
53309 |
1838 |
13,7231 |
50 |
0,236 |
16 |
219,5696 |
2 |
56 |
275 |
47 |
56576 |
1951 |
2,3401 |
50 |
0,252 |
18 |
42,1218 |
3,5 |
111 |
153 |
48 |
59772 |
2061 |
2,1099 |
65 |
0,16 |
6 |
12,6594 |
2 |
26 |
38 |
49 |
62238 |
2146 |
3,05 |
65 |
0,187 |
8 |
24,4 |
2 |
35 |
59 |
продолжение таблицы 3
№ участка |
Тепловая нагрузка Q , Вт |
Расход теплоносителя G, кг/ч |
Длина участка l, м |
Диаметр в d, мм |
Скорость V, м/с |
Потери на трение R, Па |
Удельные потери Rl, на трение Па/м |
Сумма коэффициентов местных сопротивлений |
Потери давления в местных сопротивлениях z, Па |
Сумма потерь на участке Rl+z, Па |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
50 |
66816 |
2304 |
12,7159 |
65 |
0,174 |
7 |
89,0113 |
3 |
45 |
134 |
|
Итого |
5030 |
||||||||||
Ближнее кольцо |
|||||||||||
1 |
64814 |
2235 |
5,949 |
65 |
0,174 |
7 |
42 |
10 |
151 |
193 |
|
2 |
60236 |
2077 |
6,7669 |
65 |
0,16 |
6 |
41 |
4 |
51 |
92 |
|
3" |
2466 |
67 |
3,5384 |
15 |
0,098 |
14 |
50 |
8 |
38 |
88 |
|
4" |
1940 |
57 |
3,3608 |
15 |
0,084 |
9 |
30 |
5,0 |
18 |
48 |
|
5" |
1659 |
48 |
3,3608 |
15 |
0,969 |
7 |
24 |
5,0 |
2347 |
2371 |
|
6" |
1378 |
38 |
3,3608 |
15 |
0,063 |
6 |
20 |
5,0 |
10 |
30 |
|
7" |
1097 |
28 |
3,3608 |
15 |
0,063 |
6 |
20,1648 |
5,0 |
10 |
30 |
|
8" |
816 |
18 |
3,3608 |
15 |
0,063 |
6 |
20,1648 |
5,0 |
10 |
30 |
|
9" |
535 |
28 |
3,3608 |
15 |
0,063 |
6 |
20,1648 |
5,0 |
10 |
30 |
|
10" |
816 |
28 |
3,3608 |
15 |
0,063 |
6 |
20,1648 |
5,0 |
10 |
30 |
|
11" |
1097 |
38 |
3,2383 |
15 |
0,063 |
6 |
19,4298 |
5,0 |
10 |
29 |
|
12" |
1378 |
48 |
3,2383 |
15 |
0,969 |
7 |
22,6681 |
5,0 |
2347 |
2370 |
|
13" |
1659 |
57 |
3,2383 |
15 |
0,084 |
9 |
29,1447 |
5,0 |
18 |
47 |
|
14" |
1940 |
67 |
3,2383 |
15 |
0,098 |
14 |
45,3362 |
5,0 |
24 |
69 |
|
15" |
2466 |
85 |
3,2383 |
15 |
0,15 |
28 |
90,6724 |
5,0 |
56 |
147 |
|
16" |
2466 |
85 |
3,2383 |
15 |
0,15 |
28 |
90,6724 |
5,0 |
56 |
147 |
|
50 |
66816 |
2304 |
12,7159 |
65 |
0,174 |
7 |
89,0113 |
3 |
45 |
134 |
|
Итого |
5886 |
||||||||||
Расчёт невязки на дальнем кольце:
Р = 7000 Па (1000 на этаж)
△д.к. = 7000 – 5030/7000* 100% ≤ 10%
△д.к. = 1970/7000 = 0,028 * 100% = 2,8% ≤ 10%
Расчёт невязки на ближнем кольце:
△б.к. =7000-5886/1000* 100% ≤ 15%
△б.к. = 1114/7000 = 0,15* 100% = 15 % ≤ 15%