5.2. Гидравлический расчет системы отопления (общие сведения)
Гидравлический расчет системы отопления выполняют двумя основными способами:
1-по характеристикам гидравлического сопротивления (исходя из выбранного диаметра труб, когда определяется расход воды в них), рекомендуется для однотрубных систем;
2- по удельным линейным потерям давления (исходя из принятого расхода воды в трубах, когда подбираются их диаметры), рекомендуется для однотрубных и двухтрубных систем, смотри приложение 1.
Методом характеристик получают неравные перепады температур воды в стояках и во всей системе. Разность температуры в стояке определяется как:
ΔtСТ = (tг – tо) ± (≤7).
Этот метод применяют при повышенной скорости движения теплоносителя (0,8-1,5 м/с). В результате расчета получают действительное значение расхода воды в стояках и температуры воды. При расчете по этому способу линейные (от трения) и местные (в местах
сопротивления) потери давления на участке системы находят по формуле:
(5.2)
Характеристику гидравлического сопротивления участка Si, определяют по формуле:
(5.3)
где Аi
- удельное
динамическое давление на участке,
Па/(кг/ч)2,
принимаемое по
прил. 3 табл. 3.1;
-
приведенный коэффициент гидравлического
трения, принимаемый
по прил. 3 табл. 3.1, -1;
li;
-
длина участка, м;
-сумма коэффициентов
местных сопротивлений на участке,
определяемый по
прил. 3 табл. 3.3;
-
приведенный коэффициент сопротивления
участка.
Расход воды G i на рассчитываемом участке, определяется по формуле
(5.4)
Потери давления на участке можно определять также по формуле:
(5.5)
где σi - проводимость участка, кг/(ч Па0,5), связана с характеристикой сопротивления зависимостью
(5.6)
При соединении отдельных участков в циркуляционное кольцо общая характеристика сопротивления определяется по формулам:
а) при последовательном соединении N участков
(5.7)
б) при параллельном соединении N участков образующем трубный или приборный узел между общими точками деления и слияния потоков (характеристика отнесена к общему расходу воды)
(5.8)
При теплогидравлическом расчете стояков с замыкающими участками значения коэффициента затекания воды в приборы принимают по прил. 3 табл. 3.6 или вычисляют по формуле:
(5.9)
Здесь
- характеристика сопротивления и
проводимость прибора
с параллельными подводками после
замыкающего участка;
характеристика
сопротивления и проводимость смещенного
замыкающего участка.
Так следует поступать, когда дополнительная характеристика
гидравлического
сопротивления
замыкающего
участка, связанная с
д
ействием
естественного циркуляционного давления
в малом кольце отопительного прибора,
удовлетворяет условию
определяется по прил. 3 табл. 3.7.
Значение S Е определяется по формуле:
а) при одностороннем присоединении прибора к стояку
б) при двустороннем присоединении приборов к стояку
где
см.
формулу (5.05); h
ПР-
высота прибора,
м;
тепловая
нагрузка отопительного прибора, Вт.
Если
то
коэффициент затекания воды в прибор
рассчитывают по формуле:
(5.
10)
где знак "+" принимают при движении воды в стояке сверху - вниз, знак "-" - при движении снизу- верх.
Потери давления в основном циркуляционном кольце составляют:
а) при последовательном соединении N участков
(5. 11)
б) при
параллельном соединении стояков или
ветвей
откуда следует
(5. 12)
Расчет второстепенных циркуляционных колец системы проводят, исходя из расчета основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки, параллельно соединенные с участками основного кольца. При этом стремятся к получению равенства
(5.
13)
где ΔpP ДОП- располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных (не общих) участков.
Это давление принимают равным потерям давления (ранее вычисленным) на параллельно соединенных с ним участках, входящих в основное кольцо:
(5.
14)
с поправкой на разность естественных циркуляционных давлений в рассчитываемом и основном кольцах, определяемой по формуле:
Допустимое расхождение (невязка) в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках составляет при тупиковом движении воды в магистралях ±10%, при попутном движении ±5%.
Гидравлический расчет однотрубной вертикальной системы со стояками не унифицированной конструкции и тупиковым движением воды в магистралях
Диаметры труб выбирают, исходя из расчетного циркуляционного давления ΔрР (п. 4. 1). Для этого в циркуляционном кольце системы для каждого участка вычисляют удельную характеристику сопротивления по формуле:
(5.
15)
где
среднее
ориентировочное значение удельной
линейной потери по длине, Па/м; k - коэффициент, учитывающий долю местных потерь давления в системе (для насосных систем k = 0,35).
Диаметры труб назначают, сопоставляя полученные значения по
формуле SУД с величинами SУД для стандартных диаметров труб (прил. 3, табл. 3.1.) Для повышения тепловой устойчивости системы при выборе диаметра труб принимают: для стояков - ближайший меньший диаметр, для магистралей - ближайший больший диаметр труб.
Гидравлический расчет однотрубной вертикальной системы со стояками унифицированной конструкции и тупиковым движением воды в магистралях
Характеристика сопротивления стояка унифицированной конструкции, согласно (5. 7), определяется по формуле:
(5.
16)
где 0L» характеристика унифицированного участка стояка ; Sy3i-характеристика унифицированного узла стояка в зависимости от схемы присоединения. Формулу (5. 16) иначе можно записать в следующем виде
(5. 17)
где n - количество
соответственно этажестояков в стояке;
характеристика сопротивления одного
этажестояка, состоящего из отопительного
прибора и подводки и части трубы стояка
определенной длины (прил. 3, табл. 3.2, узлы
3-9);
-
характеристика сопротивления
присоединения соответственно к
подающей и к обратной магистрали (прил.
3, табл. 3.2, узлы 1,2);
характеристика
сопротивления прямого
участка трубы (нестандартные
перекрытия, холостой подающий стояк)
см. прил. 3, табл. 3.2, узел 10; l
- длина прямого участка трубы, м;
характеристика сопротивления
нестандартного элемента стояка
(компенсатор), определяемая по формуле
(5.3).
Диаметры труб магистралей назначают, сопоставляя полученные
значения по формуле
с
величинами
для
стандартных диаметров
труб (прил. 3, табл. 3.1). При вычислении
(5.15) среднее ориентировочное значение
удельной линейной потери по длине
определяют по формуле:
где
-
общая длина последовательных участков
(магистралей),
составляющих основное расчетное циркуляционное кольцо без длины тупикового стояка, м.