2.3 Гидравлический расчёт трубопроводов и расчет элеватора

Целью гидравлического расчета трубопровода систем отопления является выбор таких сечений (диаметров) теплопроводов для наиболее протяжного и нагруженного циркуляционного кольца или ветви системы, по которым при располагаемой разности давлений в системе обеспечивается пропуск заданного расхода теплоносителеля.

Общее естественное циркуляционное давление определяется:

∆p_e=h·g·(ρ_о – ρ_г), (15)

где h – полная высота от элеватора (теплогенератора) до верха прибора последнего этажа, м;

h = 8 м

g – коэффициент свободного падения

g=9,8 м/с

ρ_о, ρ_г – плотность воды соответственно охлажденной и горячей,

ρ_о = 992,2 кг/м³

ρ_г = 977,8кг/м³

∆p_e=8·9,8·(992,2 – 977,8)=1129 Па

Расчетное циркуляционное давление:

∆p_p=∆p_н+Б·∆p_e (16)

где ∆p_н – искусственное давление, создаваемое насосом или элеватором, Па

∆p_н=100∑l (17)

Б – поправочный коэффициент, учитывающий значение естественного циркуляционного давления в период поддерживания расчетного гидравлического режима в системе для однотрубной системы Б = 1

∑l – сумма длин участков расчетного кольца, м

∑l = 49 м

∆p_p=100·49+1∙1129=6009 Па

Расход воды на участке:

G_с=0,86·Q_с/(t_г – t_о) (18)

где 0,86 – коэффициент, учитывающий теплоемкость воды;

Q_с – тепловая нагрузка участка, Вт

Для первого участка:

G_с=0,86·13603/(70-40)=390 кг/ч

Потери давления в местных сопротивлениях определяем:

Z=∑ζ·ν²/2·ρ (19)

где ∑ζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке

ν – скорость воды на участке, м/с, принимается по таблице;

ρ – плотность воды, кг/м³

Таблица 7– Коэффициенты местных сопротивлений

Номер участка	Наименование местного сопротивления	Коэффициенты местных сопротивлений, ξ	Сумма коэффициентов местных сопротивлений, Σξ
	элеватор	2,8
1-2	задвижка	0,5	5
	отвод 90°	0,5
	отвод узкий	1,2
2-3	вентиль прямоточный	2	3,8
	тройник на разделение потоков	1,8
3-4	вентиль прямоточный	2	2,5
	тройник на разделение потоков	1,5
	тройник на ответвлении	1,5
4-5	отвод 90°(2)	0,5	10,9
	радиаторный узел с движением воду сверху вниз(3)	2,8
5-6	вентиль прямоточный	2	2,8
	Тройник на слияние потоков	0,8
6-7	тройник на слияние потоков	3	5
	вентиль прямоточный	2
7-8	тройник на слияние потоков	3	3,5
	задвижка	0,5

Расход воды на участке G_i, кг/ч определяется по формуле:

;

где Q_уч– тепловая нагрузка участка, Вт.

Зная G_i по приложению В методического руководства по расчету отопления и вентиляции жилых зданий определим d, R и v .

Данные расчёта сведены в таблицу 8

Таблица 8–Гидравлический расчет трубопровода

Номер участка	Терлотехническя нагрузка участка Qi,Вт	Рачход воды на участке Gi, кг/ч	Длина участка l, м	Диаметр трубопровода d,мм	Скорость движеня воды v, м/с	Потери давления от трения на 1 м длины R, Па/м	Потери давления от трения на участке Rl, Па	Сумма коэффициентов местных сопротивлений  ,Па	Потери давления в местных сопротивлениях Z ,Па	Сумма потерь давления на участке Rli+Zi
1-2	13603	390,0	13,2	20	0,381	200	2640,0	5,0	354,8	2994,8
2-3	7178	205,8	3,1	15	0,295	140	434,0	3,8	161,7	595,7
3-4	2885	82,7	2,1	15	0,122	24	50,4	2,5	18,2	68,6
4-5	1810	51,9	22,0	15	0,077	8	176,0	10,9	31,6	207,6
5-6	2885	82,7	2,4	15	0,122	24	57,6	2,8	20,7	78,3
6-7	7178	205,8	4,4	15	0,295	140	616,0	5,0	215,9	831,9
7-8	13603	390,0	1,8	20	0,381	200	360,0	3,5	252,1	612,1
	Общая длина		49,0					Сумма давлений на всем участке		5389

Запас давления в основном циркуляционном кольце определяется по формуле:

,

где ∆p_пц- расчетное циркуляционное давление, Па;

(6009-5389)/ 6009*100% =10%≤10%;

Т.к. запас давления в основном циркуляционном равен 10%, то гидравлический расчет выполнен правильно.

Работа элеватора основана на использовании энергии подающей магистрали тепловой сети, выходящей из сопла со значительной скоростью. При этом статистическое давление её становится меньше, чем давление в обратной магистрали, вследствие чего охлаждённая вода из обратной магистрали подсасывается струёй воды из подающей магистрали в камеру высасывания.

Основной расчётной характеристикой для элеватора служит так называемый коэффициент смешения U, представляющий собой отношение массы подмешиваемой воды G_п к массе поступающей воды G_с из тепловой сети в элеватор:

,

где t₁ –температура воды, поступающей в элеватор из подающей линии тепловой сети;

t_г – температура смешанной воды, поступающей в систему после элеватора, t_г=70⁰С;

t₀ – температура охлаждённой воды из обратной линии поступающей из системы отопления, t_o=40⁰С.

Далее определяем основной размер элеватора – диаметр горловины d_г,мм, перехода камеры смешения в диффузор:

;

где G_с- количество воды, циркулирующей в системе отопления, кг/ч.

∆p_нас – гидравлическое сопротивление системы отопления, Па, ∆p_нас=(8-12)МПа.

Количество воды, циркулирующей в системе отопления рассчитано в гидравлическом расчете:

G_см=390 кг/ч;

(мм);

Подбираем стандартный элеватор, близкий к полученному : Элеватор Мини, ТУ РБ 14520298.014-98.

Характеристики элеватора:

Диаметр номинальный DN – 32 мм

Давление номинальное PN – 1,6 МПа

Температура рабочей среды – 150 ⁰С

Условная пропускная способность – 0,1-0,6 м³/ч

Диаметр сопла d_c– 2,5 мм

Диаметр горловины d_г – 10 мм

Масса – 5,1 кг

Материалы основных деталей:

Корпус детали – Сталь Ст 3

Сопло – Чугун СЧ-20