2.6. Гидравлический расчет трубопроводов водяного отопления.
Гидравлический расчет систем водяного и парового отопления выполняется с целью определения экономичных диаметров трубопроводов. При этом должно быть обеспечено перемещение расчетного количества теплоносителя в единицу времени по всем циркуляционным кольцам и ветвям отопительной системы.
Порядок гидравлического расчета трубопроводов системы водяного отопления по удельной линейной потери давления:
Размещаются на поэтажных планах здания отопительные приборы, подающие и обратные стояки. Выбирается рациональный вариант прокладки магистральных подающих и обратных трубопроводов. Выполняют аксонометрическую (расчетную) схему систем отопления со всей запорно-регулирующей и воздухоудаляющей арматурой. На схеме указывают тепловую мощность каждого отопительного прибора.
На рисунке 2.2. приведен вариант расчетной схемы отопления с горизонтальными стояками одноэтажного здания.
Выбирают главное циркуляционное кольцо. В двухтрубных системах за главное принимается кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего от теплового узла (узла ввода) стояка, при горизонтальном расположении стояков – кольцо, проходящее через дальний отопительный прибор. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимают кольцо, проходящее через дальний стояк.
На приведенной схеме (рис. 2.2) главное циркуляционное кольцо составляют участки аб+бв.
Выявляют и нумеруют расчетные участки – участки труб с неизменным расходом теплоносителя, а также указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка. Сумма длин всех расчетных участков составляет величину расчетного циркуляционного кольца. На полке- выноске указывают номера участков, в числителе- тепловой поток, проводимый по этому участку, в знаменателе- длину участку.
Определяют расчетное циркуляционное давление главного кольца. В системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя расчетное циркуляционное давление
Р=Рн+Ре (2.24)
где Рн - давление, создаваемое насосом, Па; Ре - естественное давление от охлаждения воды в нагревательных приборах и трубопроводах, Па.
Для производственных и малоэтажных жилых и общественных зданий с принудительной циркуляцией теплоносителя естественным давлением от охлаждения воды в приборах и трубопроводах можно пренебречь, так как оно значительно меньше давления, создаваемого насосом [1].
Тогда расчетное циркуляционное давление Р приравнивается давлению насоса Рн, т.е. Р=Рн. Расчетное циркуляционное давление рекомендуется определять, исходя из средней потери давления, равной 100 Па на каждый метр наиболее протяженного расчетного кольца [2].
Тогда Р=100∙∑l, где ∑l – сумма длин всех участков главного циркуляционного кольца.
Определяют средние значения удельного падения давления на трение в трубопроводах рассчитываемого кольца
(2.43)
где 0,65 – коэффициент, учитывающий долю потери давления на трение от общей потери в трубопроводе; ∑l – общая длина всех участков кольца, м.
Определяют расходы теплоносителя на каждом расчетном участке Gуч, кг/ч
(2.42)
где
- тепловая нагрузка участка (тепловая
мощность всех отопительных приборов,
к которым поступает теплоноситель по
этому участку), Вт; с - теплоемкость воды
кДж/(кг·ºС);t1,t2– температура теплоносителя в подающем
и обратном трубопроводах,оС;
β1,β2– то же, что и в формуле 2.33;
3,6 - коэффициент перевода Вт в кДж/кг.
По полученным значениям
,
кг/ч иRср,
Па/м с помощью расчетных таблиц
(например, приложение 6 [8] и 10[4]) или
специальной номограммы (рис.
2.3) подбирают оптимальные диаметры труб
расчетного кольца.
По этой же номограмме (или таблицам) определяют скорость движения теплоносителя м/с и фактические удельные потери давления на трение R.
Например, если расход теплоносителя по расчетному участку составляет 400 кг/ч, то при R ср=65 Па/м условий диаметр трубопровода может быть d= 20 или 25 мм. Если выбрать d= 20 мм, фактически удельные потери давления на участке составляет R=90 Па/м, скорость движения теплоносителя v= -0,32 м/с.
Все данные, полученные при расчете теплопровода, заносят в специальную таблицу (см. табл. 2.11).
Таблица 2.11