5. Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления

Принимаем систему отопления водяную двухтрубную тупиковую с верхней разводкой. В качестве теплоносителя принимаем воду.

Определяем главное циркуляционное кольцо, которое проходит через наиболее удалённый отопительный прибор 1-го этажа и является самым нагруженным. Самым нагруженным является прибор, установленный в помещении №101. Главное циркуляционное кольцо разбиваем на участки.

Определяем расчётное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле:

∆P_рц = ∆P + В·(P_е.пр + P_е.тр)

где:

а) ∆P – заданный перепад давления на вводе в здание, Па;

б) В – коэффициент, определяющий долю максимального гравитационного давления, которое целесообразно учитывать в расчетных условиях. В=0,5 (для двухтрубных систем);

в) P_е.пр – естественное гравитационное давление, создаваемое в системе за счёт охлаждения воды в отопительных приборах. Определяется по формуле:

P_е.пр = g·h·( t_г – t_о)

где:

h – вертикальное расстояние от оси узла ввода до оси отопительного прибора расчётного циркуляционного кольца. h=2,6м.

г) P_е.тр – естественное гравитационное давление, создаваемое за счёт остывания воды в трубопроводах. Определяется по формуле:

P_е.тр = 24·L^0,18·N^1,6

где:

N – число этажей. N=2

L – расстояние от главного стояка до расчётного. L=13,54 м

P_е.пр = 9,81·2,6·(110 – 65) = 1147,77 Па

P_е.тр = 24·13,54^0,18·2^1,6 = 116,289 Па

∆P_рц = 1500 + 0,5·(1147,77+ 116,289) = 2132,0295 Па

Расход теплоносителя для участков расчётного циркуляционного кольца:

G_пр = 3,6·ΣQ_i/(c·(t_г – t_о))

где:

с – удельная массовая теплоёмкость воды. с = 4,187 кДж/кг·^оС;

ΣQ_i – суммарная тепловая мощность отопительных приборов, присоединенных к i-тому участку трубопровода (табл. 4).

Ориентировочные удельные потери на 1м длины трубопровода:

R_ор = 0,9·К·∆P_рц/ΣL=0,9·0,65·2132,0295/52,12=23,93 Па/м

где:

К – доля потерь давления на трение. Для систем с искусственной циркуляцией К = 0,65;

ΣL – сумма длин расчётных участков (табл. 4)

R_ор является приближённым значением. При подборе диаметра труб для конкретных участков могут приниматься величины, большие или меньшие R_ор.

Для каждого участка циркуляционного кольца определяем соответствующие значение диаметра трубопровода и фактическое значение удельной потери давления на трение.

По каждому расчётному участку циркуляционного кольца определяем суммарный коэффициент сопротивления и заносим в таблицу 3.

Таблица 3. Коэффициенты местных сопротивлений

№ участка	Элементы	d, мм	ξ	Σξ
1-2	Выход из радиатора Тройник на проход	15	1 1	2
2-3	Кран проходной Отвод на 90° Тройник на ответвление Тройник на проход	15	4 1,5 1,5 1	8
3-4	Внезапное расширение Вентиль обыкновенный Тройник на ответвление Тройник на проход	20	1 10 1,5 1	13,5
4-5	Вентиль обыкновенный Тройник на ответвление Тройник на проход	25	9 1,5 1	11,5
5-6	Внезапное расширение Отвод на 90°	32	1 1	2
7-8	Отвод на 90° Отвод на 90° Отвод на 90°	32	1 1 1	3
8-9	Внезапное сужение Тройник на ответвление Тройник на проход Вентиль	25	0,5 1,5 1 9	12
9-10	Тройник на ответвление Тройник на проход Вентиль	20	1 1,5 10	12,5
10-11	Внезапное сужение Тройник на ответвление Тройник на проход Кран проходной Отвод на 90°	15	0,5 1 1,5 4 1,5	8,5
11-12	Тройник на проход отвод на 90° кран проходной вход в радиатор	15	1 1,5 4 1	7,5

По скорости движения определяем значения динамического сопротивления P_дi (по прил. 7 Тихомиров С.К. Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция).

Потери давления на местные сопротивления на участках:

z_i = P_дi· Σξ_i

Полные потери давления по каждому участку:

∆P_i = R_i·L_i + z_i

Полные потери давления в главном циркуляционном кольце:

∆P_гцк = Σ∆P_i

Запас давления на неучтённые гидравлические сопротивления:

Данные гидравлического расчёта сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Гидравлический расчет системы отопления

№ уч-ка	Qi, Вт	Gi, кг/ч	Li, м	d, мм	ω,м/с	Ri, Па/м	Ri·Li, Па	Σξ	Pд,Па	Zi,Па	∆P,Па
Главное циркуляционное кольцо
1-2	1301	24,85061	0,45	15	0,124	24	10,8	2	7,572	15,144	25,944
2-3	2577	49,23074	8,2	15	0,124	24	196,8	8	7,572	60,576	257,376
3-4	6736	128,70225	2,5	20	0,157	24	60	13,5	12,116	163,566	223,566
4-5	11392	217,66878	6,45	25	0,175	24	154,8	11,5	114,405	165,6575	320,4574
5-6	22059	421,47351	2,95	32	0,215	24	70,8	2	19,904	39,808	110,608
7-8	22059	421,47351	14,06	32	0,215	24	337,44	3	19,904	59,712	397,152
8-9	11392	217,66878	5,19	25	0,175	24	124,56	12	14,405	172,86	297,42
9-10	6736	128,70225	0,68	20	0,157	24	16,32	12,5	12,116	151,45	167,77
10-11	2577	49,230743	8,09	15	0,124	24	194,16	8,5	7,572	64,362	258,522
11-12	1301	24,85061	3,55	15	0,124	24	85,2	7,5	7,572	56,79	141,99

Σ=52,12 Σ=2201