4. Расчет водоструйного элеватора и расширительного бака.

Основной расчетной характеристикой для элеватора является коэффициент смешения U, определяющий отношение расхода охлажденной воды системы к расходу горячей воды тепловой сети:

, (19)

где:t_c – температура воды теплой сети, ^оС;

t_r – температура горячей воды системы отопления, ^оС;

t_o – температура охлажденной воды системы отопления, ^оС.

Для подбора элеватора определяем давление, создаваемое насосом ∆p_нас, Па, по формуле:

(20)

где p_э – располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание перед элеватором.

Диаметр горловины элеватора (камеры смешения) d_r, мм, определяем по формуле:

(21)

где G_с – расчетный расход сетевой воды, кг/ч.

(22)

где: с – теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(кг* ⁰С);

β₁ – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительный тепловой поток устанавливаемых ОП за счет округления сверх расчетной величины (для радиаторов β₁=1,05);

β₂ - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери ОП у наружных ограждений (для панельного радиатора - β₂=1,04).

По формуле (19) определяем коэффициент смешения, для которого t_r=95 ^оС, t_c=140 ^оС, t_o=70 ^оС (таблица А2)[2]:

U = (140-25)/(95-70) =4,6;

Определяем давление создаваемое насосом по формуле (20), для которого p_э=160 кПа (таблица А2)[1]:

∆p_нас = 160/(1,4*(1+4,6)²)=3,64 кПа;

Расчетный расход сетевой воды определяем по формуле (22) для которого β₁=1,05, β₂=1,04.

кг/ч.

Диаметр горловины элеватора (камеры смешения) определяем по формуле (21):

d_r = 87,4*√784,74/ (1000√3640)=9,97 мм.

По таблице 1[2] выбираем элеватор №1 с диаметром камеры смешения 15 мм и общей длиной 425 мм.

Подбор бака осуществляется по объему V_пол, л, соответствующем увеличению объему воды в системе, определяемому, как:

V_пол = β*∆t*V_с, (23)

где V_с - объем воды в системе при начальной температуре.

β – среднее значение коэффициент объемного расширение воды (β=0,0006).

∆t – изменение температуры воды от начальной до средней расчетной, ^оС.

В качестве полезной вместимости расширительного бака V_пол считаем от контрольной до переливной трубы. На каждый 1000 Вт тепловой мощности приходится 8л на стальной панельный радиатор и 8 л на теплопровод с искусственной циркуляцией.

Определяем объем воды в системе при начальной температуре:

V_с=27*16= 432 л.

Полезный объем бака определяем по формуле (23):

V_пол = 0,024*432 = 6,04 л.

5 Гидравлический расчет системы водяного отопления

Гидравлический расчет системы водяного отопления производим для определения диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении. Расчет производим по методу средних удельных потерь.

Первоначально выбираем главное циркуляционное кольцо, проходящее через верхний отопительный прибор дальнего стояка. Определяем среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу:

, (24)

где K- коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления(для систем с искусственной циркуляцией k=0.35);

l – суммарная длина расчетных участков, м.

p_c – расчетное циркуляционное давление(принимаем равным p_нас (формула 20))

Определяем расход воды расчетных участков G_уч, кг/ч:

, (25)

где Q – тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, Вт;

С – теплоемкость воды – 4,18 кДж/(кгС)[2, стр. 17];

t₂ - t₀ – перепад температур в системе, С

Ориентируясь на R_уд^ср и G_уч с помощью таблицы-приложения 6[1] подбираем фактический диаметр участка d и величину удельной потери давления на трение на каждом участке, перемножая R_уд^ф с длиной участка.

Находим потери давления на местные сопротивления:

, (26)

где P_д – значение динамического давления, Па (приложение 7, стр. 457)[1],

 - коэффициент местного сопротивления(приложение 5)[1].

Местное сопротивление тройников и крестовин относят к расчетным участкам с меньшим расходом воды; местное сопротивление отопительных приборов учитывается поровну в каждом примыкающем к ним трубопроводе.

Общие потери давления на участке при выбранных диаметрах:

, (27)

Далее суммируем все потери в кольце, причем получившееся число должно быть в пределах от(0,9 - 0,95)P_c располагаемого давления в кольце. Если условие это не выполняется, то необходимо выполнить перерасчет участков до выполнения условия.

Расчет 1-ого участка.

Тепловая нагрузка на участке Q₁=1840 Вт.

По формуле (25) определяем расход воды:

кг/ч

Длина участка l=1,3 м. По таблице (приложение 6)[1] с помощью интерполяции определяем соответствующие данному расходу скорость и удельное сопротивление R_уд^ф, выбрав диаметр d=15мм:

м/с

Па/м

Определяем потери давления на трение:

Па

Определяем из таблицы (приложение 7)[1] динамическое давление P_д по значению скорости W=0,094м/с, P_d=4,372 Па. Определяем коэффициенты местных сопротивлений,  используя приложение 5 [1]:

0,5 прибора: =1; отвод ; кран двойной регулировки:=4; тройник на проходе =1 – в двух местах. Таким образом =7.

По формуле (6.3) определяем потери давления на местные сопротивления:

Па

Общие потери давления на участке определяем по формуле (6.4):

Па

Аналогично производим расчет остальных участков. Данные заносим в таблицу 5.1