Курсовые работы / Расчёт отопительных приборов системы водяного отопления / РГР-ПГС-2

Расчётно-графическая работа ПГС-3-№2

Расчёт отопительных приборов системы водяного отопления

Задание

Произвести расчёт отопительного стояка системы водяного отопления с определением поверхности отопительных приборов согласно заданным условиям.

Порядок выполнения

1. Начертить схему отопительного стояка с приборами и наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца с заданными его характеристиками.

2. Определить расходы воды в стояке и отопительных приборах.

3. Определить температурные напоры отопительных приборов.

4. Определить поверхности отопительных приборов и число секций.

Указания к выполнению

1. Схема отопительного стояка выбирается из табл.1 и 2 согласно своего варианта и вычерчивается на листе формата А-8 в масштабе удобном для пользования. На том же листе приводятся исходные характеристики для расчёта , выбираемые из тех же таблиц.

2. Расходы воды в отопительном стояке G_ст и отдельных приборах G_пр зависят от их тепловых нагрузок Q_ст и Q_пр. Тепловые нагрузки приборов, как правило, равны теплопотерям помещений, в которых они установлены, или их части, если в помещении установлены несколько приборов. Тепловая нагрузка стояка, очевидно, равна сумме тепловых нагрузок приборов, присоединённых к данному стояку:

Q_ст = Q_пр1+Q_пр2…+Q_прn=Q_прi. (1)

При этом, надо иметь ввиду, что тепловые нагрузки промежуточных приборов многоэтажного серийного дома обычно равны.

Известно, что тепловая нагрузка теплобменного устройства определяется по формуле:

Q = G c_в (t_вх-t_вых), (2)

где G – расход теплоносителя, кг/c; с_в – теплоёмкость теплоносителя, Дж/кгК; (t_вх-t_вых) – разность температур на входе и выходе установки ⁰С.

Тогда для любого отопительного стояка системы водяного отопления расход воды (теплоносителя) в стояке определится:

G_ст = Q_ст/с_в(t_вх-t_вых)_ст, (3)

и, соответственно, в приборе:

G_пр = _звG_ст, (4)

где G_ст, G_пр – расходы теплоносителя (горячей воды) в стояке и соответствующем приборе, кг/с;

с_в =4190 дж/кг⁰С – теплоёмкость воды;

_зв- коэффициент затекания воды в приборы, определяемый в зависимости от соотношения диаметров труб стояков, подводов и отводов приборов и скорости воды в стояке, в данном расчёте из (табл. 1).

3. Температурный напор отопительных приборов представляет собой разность между средней температурой поверхности прибора, принимаемой равной средней температуре воды в приборе, и температурой воздуха в отапливаемом помещении, т.е.:

t_пр = (t_вх^пр + t_вых^пр)/2 - t_в, ⁰С (5)

где t_вх^пр – температура воды на входе в прибор;

t_вых^пр – температура воды на выходе из прибора;

t_в – температура воздуха в помещении.

Таким образом, для вычисления температурного напора отопительного прибора необходимо знать температуры воды на входе и выходе отопительного прибора.

Для любого стояка, расчётная температура воды на входе в отопительный стояк и первый прибор, по ходу движения воды в стояке, равна расчётной температуре горячей воды в системе отопления, принимаемой по санитарным нормам t_г = 95 ⁰С, а на выходе - охлаждённой воды, t_о = 70 ⁰С.

Для двухтрубного стояка температура воды на входе и выходе в любом приборе равна соответсвенно: 95 и 70 ⁰С.

Тогда для двухтрубного стояка:

t_пр = (95 + 70)/2 – 18 = 64,5 ⁰С (или, 67,5 ⁰С, если t_в =15 ⁰С; или 66,5 ⁰С, если t_в =16 ⁰С, в зависимости от рода помещения.

Для однотрубного стояка:

(t_вх-t_вых)_пр = Q_пр /( G_прс_в) = Q_пр / ( _зв G_стс_в) ⁰С. (6)

Тогда температура воды на выходе из прибора однотрубного стояка определится по формуле:

t_вых = t_вх - Q_пр / ( _зв G_стс_в), ⁰С, (7)

а температуру воды на входе в очередной, по ходу движения воды в стояке, прибор определяют по формуле:

t_вхⁱ = t_г – Q_пр^i-1/ G_стс_в ,⁰С, (8)

где Q_пр^i-1 – сумма тепловых нагрузок приборов предшествующих расчётному.

Далее температурный напор i – того прибора определяется аналогично предыдущему, т.е.:

t_пр = (t_вх^пр + t_вых^пр)/2 - t_в, ⁰С. (9)

Следовательно, температурный напор для всех приборов двухтрубного стояка будет один и тот же, а однотрубного – разный. Это необходимо подчеркнуть.

4. Определение поверхности отопительных приборов системы водяного отопления производится на основе предыдущих расчётов и заключается в определении требуемой, для восполнения тепловых потерь помещения, расчётной поверхности отопительных приборов и принимаемых к установке числа секций или приборов.

Расчётная поверхность отопительного прибора определяется поформуле:

F_р = (Q_пр / q_пр) ₁₂, м², (10)

где Q_пр – тепловая нагрузка прибора, Вт;

q_пр – расчётная плотность теплового потока, Вт/м2;

₁ - коэффициент учёта дополнительногоь теплового потока устанавливаемых отопительных приборов, за счёт округления сверх расчётной величины, принимаемый в данной работе равным 1,04;

₂–коэффициент учёта дополнительных потерь тепла отопительными приборами у светопрозрачных наружных ограждений, принимаемый для чугунных радиаторов равным 1,02, а для стальных панельных-1,04.

Расчётная тепловая плотность отопительного прибора q_пр определяют по формуле:

q_пр = q_ном( t_пр/70)¹⁺ⁿ(G_пр/0,1)^p c_пр, (11)

где q_ном – номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м², принимают по табл.2;

n, p – экспериментальные эначения показателей степени, а c_пр – коэффициент учитывающий схему присоединения отопительного прибора к стояку. Для чугунных радиаторов с достаточной степенью точности можно принять: n =0,3; p =0,01; c_пр=1. Для стальных панельных радиаторов: n=0,25; p=1; c_пр=1.

Расчётное число секций чугунных радиаторов определяют по формуле

n_р = F_р ₄ /f₁ ₃, (12)

Где f₁ – площадь поверхности нагрева одной секции, м², зависящая от типа радиатора, принятого к установке в помещении (принимается по табл.4);

₄ – коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении, при открытой установке равный 1;

₃ – коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе и принимаемый в данной работе равным 1.

Поскольку расчётное число секций по формуле (13) редко получается целым, то приходится округлять для получения целого числа секций n_уст, принимаемых к установке.

Таблица 1. Исходные данные

2-я циф вар	Характеристики системы отопления	Коэфф-нт затекания воды в прибор	Этаж- ность
6	1 тр., с верх. разв.,замык.уч-м	0,65	4

Таблица 2. Исходные данные

1 цифра вар-та	Расположение разводящей магистрали	Вид отопительного прибора	Направление движ. воды в приборе	Ном Площ плот 1 сек Вт/м2 м2
1	Верхнее	МС-140-108	снизу-вверх	758 0,244

Из изначального плана жилого здания выберим наиболее неблагоприятный и благоприятный стояки и рассчитаем отопительные приборы на них.

Наиболее неблагоприятным является стояк-14 установленный в «кухне-№14».

Q_ст = Q_пр1+Q_пр2…+Q_прn=820,36+719,6+719,6+820,36=3120,96 Вт.

G_ст = Q_ст/с_в(t_вх-t_вых)_ст,=3120,96/4190∙25=0,02979.

G_пр = _звG_ст=0,02979∙0,65=0,01937 кг/с.

Для однотрубной системы:

t_вхⁱ = t_г – Q_пр^i-1/ G_стс_в ,⁰С,

1 эт: t_вх=95-(719,6+719,6+861,4)/0,02979∙4190=76,5714 °С.

2 эт: t_вх=95-(719,6+861,4)/0,02979∙4190=82,3356 °С.

3 эт: t_вх=95-861,4/0,02979∙4190=88,0999 °С.

4 эт: t_вх=95 °С.

t_вых = t_вх - Q_пр / ( _зв G_стс_в), ⁰С,

1 эт: t_вых=76,5714-820,36/0,65∙0,02979∙4190=66,4616⁰С.

2- эт: t_вых=82,3356-719,6/0,65∙0,02979∙4190=73,2318⁰С

3- эт: t_вых=88,0999-719,6/0,65∙0,02979∙4190=79,2318⁰С

4 эт: t_вых=95-861,4/0,65∙0,02979∙4190=84,3844⁰С

t_пр = (t_вх^пр + t_вых^пр)/2 - t_в, ⁰С

1 эт: t_пр=(76,5714+66,4616)/2-20=51,5165⁰С.

2 эт: t_пр=(82,3356 +73,2318)/2-20=57,9016⁰С.

3 эт: t_пр=(88,0999 +79,2318)/2-20=63,6658⁰С.

4 эт: t_пр=(95+84,3844)/2-20=69,6922⁰С.

q_пр = q_ном( t_пр/70)¹⁺ⁿ(G_пр/0,1)^p c_пр

1 эт. q_пр=758(51,5165/70)^1+0,3(0,01937/0,1)⁰∙1=508,829 Вт/м²

2 эт. q_пр=758(57,9016/70)^1+0,3(0,01937/0,1)⁰∙1=592,297 Вт/м²

3 эт. q_пр=758(63,6658/70)^1+0,3(0,01937/0,1)⁰∙1=670,07Вт/м²

4 эт. q_пр=758(69,6922/70)^1+0,3(0,01937/0,1)⁰∙1=753,67Вт/м²

F_р = (Q_пр / q_пр) ₁₂, м²,

1 эт. F_р=(820,36/508,829)∙1,04∙1,02=1,7103 м²_.

2 эт. F_р=(719,6/592,297)∙1,04∙1,02=1,2888 м²_.

3 эт. F_р=(719,60/670,07)∙1,04∙1,02=1,1392 м²_.

4 эт. F_р=(861,40/753,67)∙1,04∙1,02=1,2124 м²_.

n_р = F_р ₄ /f₁ ₃

1 эт. n_р =1,7103∙/0,244=7,00933

2 эт. n_р = 1,2888 ∙/0,244=5,2896

3 эт. n_р =1,1392 ∙/0,244=4,6689

4эт. n_р =1,2124 ∙/0,244=4,96898.

Наиболее благоприятное кольцо проходит через стояк -11.

Q_ст = Q_пр1+Q_пр2…+Q_прn=581,6+484,9+484,9+621,5=2172,9 Вт.

G_ст = Q_ст/с_в(t_вх-t_вых)_ст,= 2172,9 /4190∙25=0,02074.

G_пр = _звG_ст=0,02074∙0,65=0,01348 кг/с.

Для однотрубной системы:

t_вхⁱ = t_г – Q_пр^i-1/ G_стс_в ,⁰С,

1 эт: t_вх=95-(484,9+484,9+621,5)/ 0,02074∙4190=76,6915°С.

2 эт: t_вх=95-(484,9+621,5)/0,02979∙4190=82,2705°С.

3 эт: t_вх=95-621,5/0,02979∙4190=87,8494 °С.

4 эт: t_вх=95 °С.

t_вых = t_вх - Q_пр / ( _зв G_стс_в), ⁰С,

1 эт: t_вых=76,6915-581,6/0,65∙0,02074∙4190=66,3969⁰С.

2- эт: t_вых=82,2705-484,9/0,65∙0,02074∙4190=73,6875⁰С

3- эт: t_вых=87,8494 -484,9/0,65∙0,02074∙4190=79,2664⁰С

4 эт: t_вых=95-861,4/0,65∙0,02979∙0,02074=83,9991⁰С

t_пр = (t_вх^пр + t_вых^пр)/2 - t_в, ⁰С

1 эт: t_пр=(76,6915+66,3969)/2-20=51,5442⁰С.

2 эт: t_пр=(82,2705+73,6875)/2-20=57,979⁰С.

3 эт: t_пр=(87,8494 +79,2664)/2-20=63,5579⁰С.

4 эт: t_пр=(95+83,9991)/2-20=69,4996⁰С.

q_пр = q_ном( t_пр/70)¹⁺ⁿ(G_пр/0,1)^p c_пр

1 эт. q_пр=758(51,5442/70)^1+0,3(0,01348 /0,1)⁰∙1=509,185 Вт/м²

2 эт. q_пр=758(57,979/70)^1+0,3(0,01348 /0,1)⁰∙1=593,326 Вт/м²

3 эт. q_пр=758(63,5579/70)^1+0,3(0,01348 /0,1)⁰∙1=668,594Вт/м²

4 эт. q_пр=758(69,4996/70)^1+0,3(0,01348 /0,1)⁰∙1=750,963Вт/м²

F_р = (Q_пр / q_пр) ₁₂, м²,

1 эт. F_р=(581,6/509,185)∙1,04∙1,02=1,2117 м²_.

2 эт. F_р=(484,9/593,326)∙1,04∙1,02=0,8669 м²_.

3 эт. F_р=(484,9/668,594)∙1,04∙1,02=0,7693 м²_.

4 эт. F_р=(621,5/750,963)∙1,04∙1,02=0,8779 м²_.

n_р = F_р ₄ /f₁ ₃

1 эт. n_р =1,2117 ∙/0,244=4,96584

2 эт. n_р =0,8669 ∙/0,244=3,55306

3 эт. n_р =0,7693 ∙/0,244=3,15307

4эт. n_р =0,8779 ∙/0,244=3,59804.

№ помещения	Тепловая нагрузка прибора Qпр, Вт			Температура воздуха в помещении tв, °C	Температура теплоносителя на входе tвх, °C		Температура теплоносителя на выходе tвых, °C			Температурн напор прибора ∆tпр, °C			Расход теплоносителя через прибор Gпр, кг/с
14-1	820,36			20	76,5714		66,4616			51,5165			0,01937
14-2	719,60			20	82,3356		73,4675			57,9016			0,01937
14-3	719,60			20	88,0999		79,2318			63,6658			0,01937
14-4	861,40			20	95		84,3844			69,6922			0,01937
11-1	581,60			20	76,6915		83,9991			69,4996			0,01348
11-2	484,90			20	82,2705		79,2664			63,5579			0,01348
11-3	484,90			20	87,8494		73,6875			57,9790			0,01348
11-4	621,50			20	95		66,3969			51,5442			0,01348

Расчетная плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м2	Поправочные коэффициенты				Расчетное число секций nр	Установочное число секций Nу
	1	2	3	4
508,829	1,04	1,02	1	1	7,00933	7
592,297	1,04	1,02	1	1	5,2896	5
670,07	1,04	1,02	1	1	4,6689	5
753,67	1,04	1,02	1	1	4,96898	5
509,185	1,04	1,02	1	1	4,96584	5
593,326	1,04	1,02	1	1	3,55306	4
668,594	1,04	1,02	1	1	3,15307	3
750,963	1,04	1,02	1	1	3,59804	4