2.3 Розрахунок втрат тиску теплоносія.
При русі теплоносія по трубах утрати тиски складаються з гідравлічних опорів тертя по довжині трубопроводу і місцевих опорів:
(2.6)
Гідравлічні опори (Па) по довжині трубопроводу визначаються по формулі Вейсбаха-Дарси
(2.7)
де
- коефіцієнт гідравлічного тертя;
- довжина трубопроводу, м;
d - внутрішній діаметр трубопроводу, м;
- щільність теплоносія, кг/м3;
- швидкість руху теплоносія» м/с.
Коефіцієнт гідравлічного тертя в загальному випадку залежить від числа Рейкольдса (Re) і відносної еквівалентної шорсткості труби (kэ/d). Шорсткістю труби називають виступи і нерівності, що впливають при турбулентному русі рідини на лінійні втрати тиску. У реальних трубах ці виступи і нерівності різні за формою, величині і нерівномірно розподілені по її довжині.
За еквівалентну шорсткість kэ умовно приймають рівномірну зернисту шорсткість, виступи якої мають однакові форму і розміри, а втрати тиску по довжині такі ж, як і в реальних трубах. Величину еквівалентної шорсткості стінок труб з урахуванням корозії рекомендується приймати:
для паропроводів -0,2 мм;
для водяних теплових мереж - 0,5 мм;
для конденсаторів - I мм.
Для теплопроводів зовнішніх мереж характерним є турбулентний режим руху теплоносіїв.
При Rekэ/d
23 труби вважаються гідравлично гладкими.
У цьому випадку ламінарний прикордонний
шар покриває шорсткість стінок, тобто
товщина прикордонного шару більше kэ,
гідравлічні
опори обумовлюються тільки силами тертя
в рідині і залежать від числа Рейнольдса.
Для гідравлично гладких труб при турбулентному русі коефіцієнт гідравлічного тертя можна визначати по формулі Г.А.Муріна:
(2.8)
Для гідравлично шорстких
труб при Rekэ/d
560, коли вирішальний вплив на гідравлічні
опори по всій довжині трубопроводу
роблять сили тертя рідини об стінку
труб, коефіцієнт гідравлічного тертя
залежить тільки від відносної еквівалентної
шорсткості і визначається по формулі
Б.Л.Шифринсона
(2.9)
У перехідній області гідравлічних опорів, що характеризується Rekэ/d=23…560, рекомендується формула А.Д. Альтшуля
(2.10)
По (2.10) величина n визначається досить точно для всіх трьох типів шорсткості труб (гладких, перехідних і шорстких). При Rekэ/d 10 результати розрахунку збігаються з даними Г.Л. Муріна, і при Rekэ/d 560- про даними Б.Л.Шифринсона, Тому при побудові розрахункових номограм була використана формула Л.Д. Альтшуля.
Місцеві гідравлічні опори визначаються по формулі Вейсбаха
(2.11)
де
- сумарний коефіцієнт місцевих опорів
на ділянці трубопроводу.
Місцеві втрати тисків можна
замінити еквівалентними гідравлічними
опорами по довжині і в (2.7) замість
підставити
- еквівалентну довжину місцевих опорів,
тобто довжину такого прямолінійного
трубопроводу, лінійні втрати тиску в
якому чисельно дорівнюють утратам тиску
в місцевих опорах.
Вирішуючи спільно (2.7) і (2.11) одержимо
(2.12)
Для характерних у теплових мережах місцевих опорів значення еквівалентних довжин приводяться у спеціальних довідниках [4].
Гідравлічний розрахунок розгалужених трубопроводів зручно проводити по методу середніх питомих утрат тиски, тому часто використовуються наступні форми запису повних гідравлічних опорів:
(2.13)
де
- коефіцієнт, що враховує
частку втрат тиску в місцевих
опорах від опору по довжині;
– питоме падіння тиску по
довжині, Па/м.
З (2.7) випливає, що
(2.14)
де
G - витрата теплоносія, т/ч.
Для полегшення розрахунків по (2.14) складаються таблиці або номограми, якими користуються при проектуванні теплових
Невикористане у відгалуженнях тиск рекомендується погасити в соплах елеваторів або (у крайньому випадку) дроселювать шайбами. При цьому шайби варто встановлювати не на загальному введенні, а на трубопроводах кожного споживача тепла даного будинку (опалення, вентиляція, гаряче водопостачання).