8. Гидравлический расчет системы отопления

Целью гидравлического расчёта систем отопления является подбор диаметров трубопроводов и определение потерь давления в них затрачиваемых на подачу требуемого расхода теплоносителя к отопительным приборам.

Выбираем главное циркуляционное кольцо и разбиваем его на участки рис.

На участке 1 определяем суммарные потери давления по формуле (8.1), Па:

Потери давления на трение обусловлены трением жидкости о стенки трубы/канала и внутренним трением в потоке и выражаются формулой Дарси-Вейсбаха, Па:

; (8.2)

где – коэффициент гидравлического трения;

– длина участка, м;

– диаметр трубопровода, м;

– плотность перемещаемой среды, кг/м³;

– скорость перемещаемой среды, м/с.

Скорость теплоносителя , м/с в трубе диаметром, м равна:

;

Объемный расход теплоносителя , м³/с:

;

Коэффициент гидравлического трения:

;

где - шероховатость трубопровода, для стального трубопровода принимаем 0,2 мм.

Местные потери давления обуславливаются изменением скорости потока по величине или направлению и выражаются формулой Вейсбаха, Па:

,

где – коэффициент местного сопротивления (КМС), см.табл.1, прил.10.

Для всех остальных участков потери давления определяются аналогично и суммируются по главной магистрали, результаты расчета заносятся в табл.

Потери давления на главной магистрали составили 29 369 Па.

9. Подбор оборудования итп

Схема подключения системы отопления к наружным тепловым сетям – независимое.

Расчетный расход теплоносителя в системе отопления принимается по результатам гидравлического расчета СО или по формуле (9.5), кг/ч:

где – температура в подающем и обратном теплопроводе СО, °С;

- суммарные теплопотери всего здания, Вт;

с- теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·°С) (для воды).

Требуемый расход теплоносителя наружных тепловых сетей определяем по формуле (9.6), кг/ч:

;

где - температура в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети, °С

Оптимальное соотношение числа ходов для греющей и нагреваемойводы в пластинчатом теплообменнике находится по формуле (9.7):

,

где – расход нагреваемой воды, кг/ч;

– расход греющей воды, кг/ч;

– допустимые потери давления греющей воды, кПа;

– допустимые потери давления нагреваемой воды, кПа;

– средняя температура теплоносителя в СО, °С;

– средняя температура теплоносителя в тепловой сети, °С;

Так как соотношение ходов получается менее 2, то принимается симметричная схема движения теплоносителей.

Требуемое число каналов в теплообменнике находят по нагреваемой воде и округляем до ближайшего большего целого:

(9.8)

где – оптимальная скорость движения теплоносителя, принимается 0,4 м/с;

– живое сечение одного межпластинчатого канала теплообменникаAlfaLavalМ3-XFG, м², принимается по табл.1, 2, 3 прилож.12³;

ρ– плотность среды, кг/м³(для воды сt=80^оС,ρ=971,83);

– расход нагреваемой воды, кг/ч.

Ввиду симметричной компоновки теплообменника общее живое сечение каналов греющей и нагреваемой воды в пакете совпадает (9.9), (принимаем равным 15):

.

Далее находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды по формулам (9.10 и 9.11), м/с:

,

.

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины находим по формуле (9.12), Вт/(м²·°С):

,

где – коэффициент, зависящий от типа пластин, принимаем равным 0,45.

Коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде определяется по формуле (9.13), Вт/(м²·°С):

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле (9.14), Вт/(м²·°С):

.

где – коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, принимается равным 0,7…0,85;

– толщина пластины принимаем по табл.1, 2, 3 прил.12, для стального теплообменникаAlfaLavalМ3-XFG равна 0,0005 м (0,5 мм);

– теплопроводность пластины, принимается для стали рав­ной 58 Вт/(м°С), для латуни — 105 Вт/(м°С).

Температурный напор теплообменника отопления определяется по формуле, °С:

. (9.15)

Требуемая поверхность теплообмена определяется по формуле, м²:

. (9.16)

По данным табл.1, 2, 3 прилож. 12 подбираем количество пластин ( 28 пластин), обеспечивающих ближайшую большую поверхность теплообмена.

Количество ходов в теплообменнике находим по формуле:

, (9.17)

где – поверхность нагрева одной пластины, м².

Потери давления, кПа в пластинчатых теплообменниках определяется по формуле:

для нагреваемой воды

(9.20)

для греющей воды

(9.21)

где φ- коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно приниматьφ=1,5…2;

Б— коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается равным 4 настоящего приложения;

Циркуляционный насос в независимой системе отопления подбирается на подачу расхода при давлениис запасом 10…20 кПа.

По приложению 11 подбираем циркуляционный насос GrundfosTPE32-120/2 для системы отопления.

Потери давления в греющей секции теплообменника должны быть меньше располагаемого перепада давления в тепловых сетях.

;

где - разница давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети, см. табл.2 прилож.1.⁴