книги / Отопление и вентиляция. Ч1 Отопление

Прибавляя удельную потерю на участке 3, определим удельную по­ терю во всех трех первых участках (от точки б), которое равно:

5 уч! 01 ~Ь 5 уч3 = 2 5 б-

Затем ту же единицу расхода будем перемещать от точки в.

Пусть на участок 4 поступит расход рг, тогда на участок 3 пойдет остаток, т. е. (1 -fc) и давление в точке в будет равно:

S „ .$ = 2 S e(l-fe)2.

отсюда

s

Из этого уравнения определим 0я-

Рис. IX.8. Расчетная схема удельных потерь давления в теплопроводе

Прибавляя сюда удельную потерю на участке 5, получим давление в точке г и т. д.

Расход воды у насоса GH распределим пропорционально коэффици­ ентам расхода р, считая от насоса к дальним участкам.

.Таким образом, определяем расходы во всех участках заданной сети.

Пример IX.5. Исходные данные те же, что и в примере IX.3. Решим задачу по ме­ тоду перемещения единицы расхода.

Используя данные приложения 1, найдем удельные потери на трение на 1 м длины каждого участка, т. е_ значения Si, Sj и т. д. Принимая за единицу расхода 10 т/ч*

получим значения S b S2, соответственно равные по величине Si *10 ООО2, S2100002 и т. д. Умножая их на_приведенные длины участков, получим удельные потери в каждом из участков Syq,. S уч2 и т, д. Далее единицу расхода помешаем в точку а (рис. IX.8).

Следовательно, при перемещении единицы расхода из точки а в участке 1 коэффи­ циент расхода будет Pi=0,538, а в участке 2 р = 1— Pi =0,462; давление в точке а бу­

дет равно ZSa= S v 4 . Pi = 4 7 180-0,2893=13 620 Па (1392 кгс/м2).

Прибавив сюда удельную потерю в одном участке 3, получим удельную потерю в точке б:

SS6 = 13 620 + 7 800 = 21 420 Па (2189 кгс/ма).

Затем снова разделив меньшую удельную потерю на ббльшую, получим:

21 420

Если по оси х отложить значения С, а по оси у значения р, то полу­ чим кривую, показанную на рис. IX.9:

Ср3 = i - 2 p + p \ (IX. 25*)

откуда

1±Ус

Первый корень соответствует обычному течению жидкости в раз­ ветвленной сети (рис. IXЛ0,а, б); здесь р всегда меньше единицы; толь-

Рис. IX.9. Кривая урав­ нения движения жидко­

сти в разветвленном тоу-

Ч( 1—еГ\ч

бопроводе С=

р )’

ко при С=оо, когда сопротивление первого участка равно бесконечно­ сти (т. е. когда этот участок закрыт), Р=0, т. е. весь расход пойдет по второму участку. Этому корню соответствует часть кривой Ьс, касаю­ щаяся оси у на расстоянии, равном 1, и уходящая в бесконечность,

приближаясь к оси х (см. рис. IX.9). Ofi*

404 Г л а в а IX Регулирование и надежность систем центрального отопления

Если откладывать по оси х значения С, то ординаты от оси х до этой части кривой дадут коэффициент расхода в первом участке рь

Если от точки b на расстоянии, равном 1, провести линию bf, парал­ лельную оси х, то ординаты от кривой Ъс до этой линии дадут коэффи­ циенты расходов во втором участке (1—Pi).

а)

В данном случае р изменяется от нуля до минус бесконечности и отве­ чает коэффициентам расходов жидкости, отсасываемой эжектором, на единицу расхода из насадки.

Расходам во втором участке соответствует часть кривой ab , касаю­ щаяся линии, параллельной оси у и отстоящей от последней на рассто­ янии 4-1.

Из уравнения (IX.23) найдем коэффициент расхода:

Как уже указывалось, первый корень действителен для всасываю­ щего или нагнетательного трубопровода. В этом случае

~уча

Давление в точке встречи участков (точка а) (см. рис. IX.7)

(IX ,26)

Пусть

***«=>€26П3,

406 Г л а в а IX. Регулирование и надежность систем центрального отопления

При расчете по методу перемещения единицы расхода удельные со­ противления при перемещении единицы расхода, аналогичные понятию характеристики сопротивления, выражаются в виде:

S = “ Па (кгс/ма), (IX .29)

где G —относительный расход воды (по отношению к принятому в за­ даче за единицу).

Результаты расчета по характеристикам сопротивления сети, конеч­ но, будут тождественны результатам расчета по методам эквивалент­ ных отверстий, проводимостей, перемещения единицы расхода.

Приведенные исследования уравнения движения жидкости в развет­ вленной сети могут быть отнесены и к расчету переменного режима ра­ боты сети методом характеристик сопротивления.

по участку 2

5 уЧз (1 — 5)3 = 98-0,75* = 55,3 Па (5,625 кгс/м*).

§ 91. НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Надежность системы отопления может быть определена как свой­ ство системы и отдельных ее элементов выполнять функцию поддержа­ ния заданной температуры помещений, сохраняя свои эксплуатацион­ ные показатели (тепловую мощность, экономичность) в заданных пре­ делах в течение требуемого периода действия.

Надежность системы обусловливается ее безотказностью, т. е. рабо­ тоспособностью без вынужденных перерывов, а также ремонтопригод­ ностью и долговечностью элементов системы. При этом под работоспо­ собностью понимается состояние системы, при котором она способна поддерживать температуру воздуха во всех обслуживаемых помещени­ ях на уровне, определенном технической документацией.

Известно, что заданная температура, воздуха внутри помещений мо­

Таким образом, надежность обусловливается взаимодействием двух основных групп факторов: внутренних, определяющих переменную теплопередачу отдельных участков системы отопления, и внешних, оп­ ределяющих теплопотребность отдельных помещений зданий.

Одним из видов нарушения надежности системы водяного отопления является ее разрегулирование, связанное с отличием условий ее дей­ ствия в период эксплуатации от расчетных.

Характер этого отличия может быть двояким: нарушение самой структуры системы и изменение параметров теплоносителя.

Нарушения структуры системы возникают при периодическом от­ ключении части системы (приборов, стояков, ветвей) в связи с особен­ ностями режима отопления помещений, а также ремонтом, неполадка­ ми в системе, дросселированием приборов • при индивидуальном регулировании. Нарушение структуры системы происходит также при из­ менении площади поверхности отдельных отопительных приборов, нару­ шений теплоизоляции отдельных участков труб и пр.

Изменение параметров теплоносителя характерно для центрального и местного регулирования систем. Оно может быть также при совмест­ ной работе системы с другими потребителями тепла: горячим водо­ снабжением, вентиляцией, технологическими потребителями и пр.

В системах водяного отопления различают гидравлическую и тепло­ вую устойчивость.

Под гидравлической устойчивостью понимают способность системы сохранять постоянство расхода воды, циркулирующей по всем участ­ кам, прй постоянном общем расходе, либо пропорционально изменять расход по участкам при изменении общего расхода воды.

Под тепловой устойчивостью понимают способность системы пропор­ ционально изменять теплопередачу всех присоединенных к ней прибо­ ров при изменении температуры и расхода теплоносителя в системе.

Разрегулирование системы может быть вертикальным или горизон­ тальным. Под вертикальным разрегулированием понимается несоответ­ ствие изменения теплопередачи приборов нижних и верхних этажей при изменении параметров теплоносителя в системе или нарушении ее струк­ туры.

Под горизонтальным разрегулированием понимается непропорцио­ нальность изменения теплопередачи отдельных приборов, расположен­ ных на одном и том же уровне, но на разных стояках (например, на од­ ном этаже здания).

Увеличение или уменьшение количества воды в отдельных элемен­ тах системы, непропорциональное общему расходу, является показа­ телем гидравлического разрегулирования системы. Однако относитель­ ное увеличение расхода воды через какой-либо отопительный прибор нельзя считать большим недостатком, так как можно прикрыть регули­ ровочный кран у этого прибора и уменьшить расход воды. Большим недостатком является уменьшение количества воды по сравнению с расчетным расходом, так как в этом случае в помещении может по­ низиться температура воздуха.

Показателем гидравлической устрйчивости системы при качествен­ ном регулировании является отношение расхода воды при переменном режиме к расчетному расходу, равное единице, для любого участка системы.

Для большей гидравлической устойчивости необходимо предусмат­ ривать следующие мероприятия: ,

408 Г л а в а IX Регулирование и надежность систем центрального отопления

а) ответвления с переменной тепловой нагрузкой отопительных при­ боров присоединять по возможности ближе к главному стояку; в этом случае разрегулирование системы будет меньшим;

б) магистрали проектировать с меньшей потерей давления, а стоя­ ки — с большей;

в) регулировочные краны у приборов принимать с большим гидрав­ лическим сопротивлением. Однако установка таких кранов возможна лишь при двухтрубных системах с насосной циркуляцией и приводит к лишнему расходу энергии для перекачки циркулирующей воды.

Естественное циркуляционное давление от охлаждения воды в при­ борах и трубах отопительных систем зданий (особенно зданий повы­ шенной этажности) может достигать такой величины, которая сущест­ венно влияет на гидравлическую устойчивость систем.

Так, естественное циркуляционное давление в однотрубной системе 16-этажного здания при расчетном перепаде температуры tT—/0 = 35° составляет около 6000 Па (600 кгс/ма ). При /Н= 0°С перепад температу­ ры горячей и обратной воды вместо расчетного tT— /0 = 35° становится равным 17°, а естественное циркуляционное давление равно 3000 Па (300 кгс/м2). При этом общее располагаемое циркуляционное давление в системе при А/^н^ 10 000 Па уменьшится до (10 000+3000) : (10 000+ + 6000) =0,81 от расчетного и относительный расход воды в системе со­

ставит G= 0,9.

В такой же системе, обслуживающей двухэтажное здание, естест­ венное циркуляционное давление в расчетных условиях равно 750 Па (75 кгс/м2) и при 0° 375 Па (38 кгс/м2) .

Общее располагаемое циркуляционное давление в системе при 0° со­ ставит (10 000+375) : (10 000+750) =0,965 расчетного и G= 0,98 рас­ четного расхода.

Изменение расхода воды в однотрубной системе сказывается в наи­ большей степени на тепловой устойчивости последних (по ходу воды) отопительных приборов на стояке или в горизонтальной ветви. Таким образом, при качественном регулировании гидравлическая устойчи­ вость однотрубных систем уменьшается с увеличением этажности

здания.

В то же время гидравлическая устойчивость однотрубных систем при отключении отдельных отопительных приборов в многоэтажных зданиях выше, чем в малоэтажных. Так, если в двухэтажном здании закрыть краны у приборов верхнего этажа, вода с температурой, рав­ ной температуре воды в подающей магистрали, пойдет непосредственно в приборы нижнего этажа и вызовет значительное перегревание этих помещений. В шестиэтажном здании при выключенных приборах верх­ него этажа перегревание помещений нижних этажей значительно мень­ ше, чем в двухэтажном здании.

В двухтрубной системе водяного отопления поэтажное естественное циркуляционное давление, возникающее от охлаждения воды в отопи­ тельных приборах, изменяется в течение отопительного сезона неравно­ мерно. Если, например, принять давление, создаваемое насосом, Арн= = 10 000 Па, а естественное циркуляционное давление для приборов первого этажа Ар*пр=700 Па и для приборов десятого этажа Дре10пр =

=7000 Па, то в условиях Москвы при /Н= 0 °С общее давление умень­ шится для приборов первого этажа до [10 000+(700 : 2)] : (10 000+ +700) =0,967, а для приборов десятого этажа до [10 000+ (7000 : 2)] : : (10 000+7000) =0,795 расчетного.

Прибавляя удельное сопротивление главного стояка, получим удельное сопротив­ ление всей системы:

SSG= 4500 + 10 000 = 14 500 Па ( « 1450 кгс/ма)

против 2 S = 1 2 000 Па при циркуляции воды во всех трех ответвлениях.

Полагая в качестве приближения, что мощность на валу насоса остается постоян­ ной и пропорциональной кубу объема, новую подачу насоса получим из равенства:

12 000*0,53 = 14 500 (L ')3 .

откуда

L'H— 0,47 м3£ч и 470 кг/ч.

Расход воды в каждом ответвлении составит:

Gt = Gg = 0,5*470 = 235 кг/ч,

тогда как при^асчетном режиме (т. е. при работе насоса на три ответвления) расход

будет равен ~т~ — 167 кг/ч.

О

Гидравлическое разрегулирование в ответвлениях / и 2 будет составлять:

Допустим, что система отопления состоит из главного стояка и четырех ответвле­ ний (рис. IX. 11,в), тогда получим удельную потерю давления в узловом сечении а:

25а =

18 000

16 = 1125 Па (112,5 кгс/м2).

Удельная потеря давления во всей системе составит:

Д5сист = 10 000 + 1125 = 11 125 Па (1112,5 кгс/м2).

При выключенном одном ответвлении 4 система будет работать по схеме (рис IX 11, а), в которой останутся три ответвления.

Находим частное: