Вопрос 33. Способы гидравлического расчета систем.

Способы гидравлического расчета систем отопления - приемы гидравлического расчета системы отопления, обеспечивающие циркуляцию определенного количества теплоносителя, принятые в практике проектирования отопления зданий и сооружений.

Наиболее распространенный способ гидравлического расчета систем отопления — по удельной линейной потере давления, когда диаметр теплопроводов системы водяного отопления подбирается для пропуска заданного количества теплоносителя, исходя из равных (употребляется также термин — постоянных) перепадов температуры нагретой (U) и охлажденной (to) воды в стояках и ветвях, причем таких же, как расчетный перепад температуры теплоносителя в системе в целом. При этом фактически определяются расходы теплоносителя, и тогда вычисляются на каждом участке системы потери давления отдельно на трение. Этот способ гидравлического расчета систем отопления применяется для расчета систем не только водяного, но и парового (низкого давления), и воздушного отопления.

Второй способ гидравлического расчета систем отопления — по характеристикам гидравлического сопротивления и проводимости элемента системы отопления — используется для расчета однотрубных систем водяного отопления с тупиковым движением теплоносителя в их магистралях (при турбулентном режиме течения). В результате расчета устанавливается фактические распределение общего расхода воды в системе по отдельным стоякам и ветвям, и в каждом из них определяется действительный неравный (употребляются также термины — переменный, скользящий) перепад температуры воды. 

Третий способ гидравлического расчета систем отопления — по приведенным длинам участков — применяется для расчета систем парового отопления высокого давления, а также наружных теплопроводов.

Вопрос 34. Гидравлический расчет системы по удельной линейной потере давления.

Гидравлический расчет системы водяного отопления по удельной линейной потере давления всегда начинают с основного циркуляционного кольца системы.

Основным циркуляционным кольцом является кольцо, в котором расчетное циркуляционное давление Δр, приходящееся на единицу длины кольца ^1, имеет наименьшее значение:

В вертикальной однотрубной системе — это кольцо через наиболее нагруженный стояк из удаленных от теплового пункта стояков при тупиковом движении воды или наиболее нагруженный стояк из средних стояков при попутном движении воды в магистралях.

В вертикальной двухтрубной системе — это кольцо через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного из удаленных от теплового пункта стояков при тупиковом движении воды или наиболее нагруженного из средних стояков при попутном движении воды в магистралях.

В горизонтальной однотрубной системе многоэтажного здания основное циркуляционное кольцо выбирают в двух циркуляционных кольцах на верхнем и нижнем этажах в соответствии с меньшим значением Δр1, определяемым по формуле (4.44).

Аналогично сравнивают значения Δpi в циркуляционных кольцах через отопительные приборы, находящиеся на различных расстояниях от источника теплоты в системах с естественной циркуляцией воды.

Гидравлический расчет по удельной линейной потере давления включает в себя выбор диаметра труб при равных перепадах температуры воды во всех стояках и ветвях Д£, идентичных расчетному перепаду температуры воды во всей системе (tr- t0). Для выбора диаметра труб в основном циркуляционном кольце при расчете используют расход воды на участке и среднее ориентиро-

где Qy4 — тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов участка, Вт; cw— теплоемкость воды, кДж/(кг • К); tT-t0 — перепад температуры в системе, °С; Pi — коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетного значения (табл. 4.1); Р2 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружного ограждения (табл. 4.2); 3,6 — коэффициент перевода ватт в килоджоули в час.

Потери давления на расчетном участке системы отопления складываются:

из потерь давления RT на преодоление трения на участке трубопровода с постоянным расходом воды и неизменным диаметром, определяемых по формуле:

ческое давление воды на данном участке трубопроводов (см. при-лож. 8).

В общем случае потери давления на преодоление сопротивлений на расчетном участке определяются зависимостью:

Гидравлический расчет проводят на ЭВМ или вручную, используя вспомогательные таблицы, составленные с учетом зависимости коэффициентов гидравлического трения Ятр от режима движения воды в трубопроводах. Вспомогательные таблицы приводятся в «Справочнике проектировщика», «Внутренних санитарно-тех-нических устройствах». С помощью одной из них, зная температуры горячей и обратной воды в системе, расход воды и диаметр трубопровода, определяют удельные потери давления i? и скорость движения воды со. Затем по другой таблице, зная скорость движения воды со на участке, определяют динамическое давление воды на участке рд, по значению которого и значениям коэффициентов местных сопротивлений вычисляют потери давления в местных сопротивлениях г.

Потери давления в основном циркуляционном кольце, состоящем из N участков, должны быть меньше расчетного циркуляционного на 5-10 % с учетом запаса на дополнительные потери давления вследствие возможного отступления от проекта, т. е.

После расчета основного циркуляционного кольца выполняют гидравлический расчет промежуточных стояков. Так как кольца циркуляции через промежуточные стояки имеют с основным

кольцом общие участки, диаметры которых подобраны при расД чете основного кольца, то остается определить диаметры труб но-1 вых участков этих колец.i

Потери давления в любом промежуточном стояке должны» равняться располагаемому циркуляционному давлению, выражеН-Я ному разностью давлений в точках присоединения стояка к маги* I страли, т. е. ')1

В системах отопления как тупиковых (со встречным движе-д нием воды), так и с попутным движением воды в магистраляхЯ допускается при определении потерь давления в промежуточных i стояках невязка с располагаемым циркуляционным давлением» 1 Она должна составлять для тупиковых систем 15 %, а для сис-1 тем с попутным движением воды в магистралях — 5 %. Невязка, 1 превышающая 15 % для тупиковых систем, может привести! к перераспределению воды, протекающей в магистралях и сто-1 яках, т. е. может привести к разрегулировке системы с отклоне-1 нием от расчетных расходов, температуры воды и теплоотдачи! отопительных приборов. 1

Невязка более ±5 % для систем с попутным движением водц I может привести к опрокидыванию циркуляции воды в стояках! системы. 1

При гидравлическом расчете стояков вертикальной! однотрубной системы каждый стояк рассматривается 1 как один общий расчетный участок. Часто применяют унифици-1 рованные приборные узлы; потери давления в них определяют по 1 сумме средних коэффициентов гидравлического сопротивления! приборов, приведенных в справочной литературе. 1

Расход воды в приборах однотрубной системы с замыкающи- 1 ми участками определяют с учетом коэффициента затекания воды I в прибор I

где Gnp — масса воды, поступающая в прибор, кг/ч; GCT — масса Щ воды, проходящая по стояку, кг/ч. i

Значение а зависит от направления движения воды: если вода Щ подается сверху вниз, то а возрастает по мере сокращения расхо- щ

да воды, а при подаче снизу вверх — уменьшается. Поэтому при нижней разводке целесообразно применять замыкающие участки у приборов и устанавливать минимальный расход воды в стояке.

Как видно из уравнения (4.52), необходимо стремиться к повышению а, так как увеличение коэффициента затекания воды способствует уменьшению площади отопительного прибора и увеличению температуры воды в приборе.

Значение коэффициента затекания воды повышается в следующих случаях: при смещении замыкающего участка от оси стояка, увеличении диаметра и сокращении длины подводок к прибору, а также при уменьшении диаметра замыкающего участка.

Гидравлический расчет квартирных систем отопления выполняют в два этапа, включающие предварительный и уточняющий расчет.

После выбора основного циркуляционного кольца, которым, как правило, является кольцо, проходящее через прибор, наиболее близко расположенный к генератору теплоты вследствие его наименьшего естественного циркуляционного давления из-за малой протяженности трубопроводов охлаждения воды, определяют расчетное циркуляционное давление Арр по формуле (4.12) и среднее значение потерь давления на трение i?cp по зависимости (4.45).

Предварительный расчет выполняют при условии, что расход теплоты в помещениях возмещается только отопительными приборами, т. е. теплоотдача трубопроводов не учитывается. Поэтому расход воды на расчетных участках определяют по зависимости (4.46). После выбора диаметра труб и определения потерь давления в системе вычисляют температуры в начале (£нач) и в конце (*кон) каждого участка системы.

Так как теплоотдача участка трубопровода Qyq может быть представлена зависимостями

На правом участке от генератора теплоты полагают, что £нач = tr. Принимая найденную *кон в качестве £нач для последующего участка, продолжают расчет, определяя температуру, а следовательно, и плотность воды в каждой точке системы, в том числе при входе воды в прибор.

Уточняющий расчет проводят в том случае, если обнаружится значительное различие между потерями давления в системе Дрс и действительным циркуляционным давлением

Первый член правой части уравнения (4.56) характеризует ее- 1 тественное циркуляционное давление в системе, возникающее вследствие охлаждения воды в трубах (4.9), второй — включает плотность обратной воды при действительной ее температуре.

Гидравлический расчет квартирных систем уточняют, если ] 0,85А^р1 > Дрс > Appi, при этом определение температур по фор- ; муле (4.55) можно не производить. Если же окажется, что 0,7Арр1 > \ > Дрс > 1,15Дрс, то расчет производят вновь в полном объеме. j Если А^с = (0,85+1,0)Appi — то расчет остается без изменений. |

Данные расчета труб используют при тепловом расчете на- j гревательных приборов. Необходимую теплоотдачу каждого при- 1 бора уменьшают на суммарную полезную теплоотдачу труб, име- \ ющихся в помещении, в размере 0,9Qnp.