Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление, 2002
.pdf
трубной системе для этого потребуется увеличить гидравлическое сопротивление подводок ко всем отопительным приборам. Это делает путем установки на подводках регулировочных кранов с повышенным гидравлическим сопротивлением (например, типа КРДШ, см. § 5.4). Последнее, кроме того, способствует повышению вертикальной тепловой устойчивости двухтрубных стояков.
После гидравлического расчета основного и второстепенных циркуляционных колец вертикальной системы отопления выполняют дополнительные гидравлические расчеты отдельных стояков и малых циркуляционных колец.
При гидравлическом расчете стояков вертикальной однотрубной системы каждый стояк рассматривается как один общий расчетный участок. Если применяются унифицированные приборные узлы, то потери давления в них определяются по суммам КМС, приведенным в справочной литературе. Лишь для нетиповых стояков в отдельных случаях приходится рассчитывать распределение потоков воды в трубных узлах, состоящих из неравных по диаметру и длине параллельных участков. В таких случаях (рис. 8.4) предварительно находятся расходы воды G1 и G2 в параллельных участках (или их отношение, если общий расход не известен), используя зависимость расхода воды от проводимости участков
где σ1 и σ2 - проводимости гидравлически параллельных участков между точками А и Б (см. рис. 8.4), кг/(ч·Па0,5), определяемые по формуле (8.16).
Рис. 8.4. Схемы нетиповых узлов однотрубных стояков: а - с ответвлением к прибору, удаленному от стояка; б - с приборами различного вида; S1 и S2 - характеристики сопротивления параллельно соединенных участков между точками А и Б
При гидравлическом расчете однотрубных стояков с замыкающими участками количество воды, затекающее в отопительные приборы, рассчитывается отдельно по формуле (8.29) или принимается по значению коэффициента затекания воды, указанному в справочной литературе.
Отношение расходов воды в приборе Gпр и в стояке Gст называют коэффициентом зате-
кания воды в прибор
221
Следует стремиться к повышению коэффициента затекания воды: чем больше α, тем выше будет средняя температура воды в приборе и меньше его площадь.
Значение коэффициента затекания воды зависит, прежде всего, от направления движения и расхода воды в стояках: при движении воды сверху вниз а возрастает по мере сокращения ее расхода, при движении воды снизу вверх - уменьшается (рис. 8.5). Поэтому в последнем случае устанавливают некоторый минимальный расход воды в стояке, при котором еще целесообразно применение замыкающих участков у приборов (Gмин на рис. 8.5). Например, если диаметр труб стояка, замыкающих участков и подводок равен 15 мм, то при расходе воды менее 200 кг/ч следует переходить к однотрубному стояку проточному или с трехходовыми кранами и обходными участками.
Рис. 8.5. Изменение коэффициента затекания воды в отопительные приборы однотрубных стояков: 1 - с осевыми замыкающими участками; 2 - со смещенными замыкающими участками; сплошная линия - движение воды в стояках сверху вниз; пунктирная линия - то же снизу вверх
Значения коэффициента затекания воды повышаются в следующих случаях: при смещении замыкающего участка от оси стояка (см. рис. 8.5), увеличении диаметра и сокращении длины подводок к прибору, уменьшении диаметра замыкающего участка. Вследствие последнего, например, можно сократить Gмин до 150-170 кг/ч, если замыкающий участок имеет диаметр 15 мм при диаметре труб стояка и подводок 20 мм.
При гидравлическом расчете подводок к приборам однотрубных стояков с замыкаю-
щими участками располагаемое циркуляционное давление, действующее в малом циркуляционном кольце, определяется по формуле
где Σ(R1 + Z)з.y - потери давления в замыкающем участке, известные из гидравлического расчета стояка; ре.мал - естественное циркуляционное давление в малом циркуляционном кольце по формуле (7.30) или (7.30, а); знак плюс соответствует движению воды в стояке сверху вниз, знак минус - снизу вверх.
222
Если при гидравлическом расчете стояка коэффициент затекания воды а выбран правильно, то потери давления в подводках к приборам должны равняться ре мал по формуле (8.31), т.е. будет достигнута увязка действующих давлений. В противном случае находят путем повторных расчетов фактические значения α, необходимые для уточнения площади приборов.
Пример 8.3. Выполним гидравлический расчет основного циркуляционного кольца из легких водо-газопроводных труб вертикальной однотрубной системы водяного отопления трехэтажного здания, присоединенной к наружным теплопроводам через водоструйный элеватор, при параметрах теплоносителя tг=150 °C, tв=95 °С, to=70 °C. Тепловые нагрузки приборов, стояков и участков (Вт), длины участков (м) указаны на схеме (рис. 8.6). Отопительные приборы (радиаторы РСВ) установлены у световых проемов, присоединены к стоякам без уток со смещенными обходными участками на третьем этаже (с кранами КРТ) с осевыми замыкающими участками на втором и со смещенными замыкающими участками на первом (с кранами КРП) этаже,
Рис. 8.6. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и тупиковым движением воды в магистралях (к примеру 8.3): 1 - водоструйный элеватор; 2 - воздухосборник; 3 и 4 - центры охлаждения воды (ц.о) соответственно в сто-
223
яках и отопительных приборах; ц.н - условный центр нагревания воды; цифра над отопительным прибором и под номером стояка - их тепловая нагрузка (Вт)
Основное циркуляционное кольцо выбираем при тупиковом движении воды в магистралях через стояк 2. Длина кольца 56 м (принимая, что правая ветвь системы значительно длиннее левой). Расчетное циркуляционное давление по формуле (7.38), пренебрегая как незначительной величиной релр, рр = рн + рс.пр = 5600 + +980 = 6580 Па, принимая
рн=5600 Па по формуле (3.10) и определяя по формуле (7.28) и по таблицам Справочника проектировщика [10]
при расходе воды в стояке по формуле (7.23)
Средние удельные линейные потери давления по формуле (8.22) Rcp= 0,65-6580 / 56 = 76 Па/м.
Результаты гидравлического расчета (по табл. II. 1 и П.З Справочника проектировщика [10]) вносим в бланк гидравлического расчета (табл. 8.3).
Таблица 8.3. Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца вертикальной однотрубной системы отопления
Примечания к табл. 8.3.
1.Расход воды на участке 4 при а=0,33 (по табл. 9.3 [ 10]) G4 = (1-0,33) 180 =120 кг/ч.
2.Расход воды на участке 6 при α=0,5 Gб = (1 - 0,5)180 = 90 кг/ч.
3.Расход воды на участке 10 по формулам (3.12) и (3.15)
224
4. Предварительный выбор диаметра участка Dy проведен по значению Rcp=76 Па/м по табл. II.1 [10].
По Справочнику проектировщика проверим правильность выбора коэффициентов затекания воды в приборы. По формуле (10.39) [10] найдем для приборов:
на втором этаже Se = 31 -0,64-0,5-1100 /1803 = 18,7-10-4 Па/(кг/ч)2;
.
Так как полученные значения Se меньше предельных, указанных в табл. 10.11 [10], то коэффициенты затекания воды а (см. примечания I и 2 к табл. 8.3) могут быть оставлены без изменения.
Запас давления в основном циркуляционном кольце
удовлетворяет условию, выраженному формулой (8.23).
При расчете приняты следующие значения коэффициентов местных сопротивлений на участках (по табл. П. 10-11.15 Справочника проектировщика [10]), причем для смежных участков местное сопротивление тройника отнесено к участку с меньшей тепловой нагрузкой (соответственно, с меньшим расходом теплоносителя).
225
Пример 8.4. Определим располагаемое циркуляционное давление и среднюю удельную линейную потерю давления для гидравлического расчета второстепенного циркуляционного кольца однотрубной системы отопления, изображенной на рис. 8.6.
Гидравлический расчет второстепенного кольца через стояк 1 сводится в данном случае к расчету самого стояка 1. Располагаемое циркуляционное давление для расчета стояка 1 определяем по формуле (8.26)
Среднее значение линейной потери давления Rcp вычисляем по формуле (8.22) при Ц=15,5м:
226
В результате гидравлического расчета аналогично расчету в примере 8.3 определяем dст=20 mm, dзy=dподв=15 мм.
Пример 8.5. Выполним гидравлический расчет малого циркуляционного кольца отопительного прибора на втором этаже в стояке 2 рассмотренной в примере 8.3 однотрубной системы отопления (рис. 8.7). Расход воды в стояке GCT=180 кг/ч.
Рис. 8.7. Схема узла малого циркуляционного кольца в стояке с осевыми замыкающими участками вертикальной однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой (к примеру 8.5): 1100 -тепловая нагрузка отопительного прибора, Вт
Располагаемое циркуляционное давление в малом кольце определяем по формуле (8.31) при движении воды сверху вниз
(по табл.8.3 исходя из коэффициента затекания воды в прибор α = 0,33);
ре.мал = 0,5βghпр (tBX - tвых) = 0,5-0,64-9,81 -0,5-18,5 = 29 Па по формуле (7.30), принимая
ρвых - ρвх = ρ(tвх - tвых);
из формулы (4.3).
Результаты гидравлического расчета (по табл. II. 1, П.З в Справочнике проектировщика [10]) вносим в табл. 8.4.
227
Таблица 8.4. Гидравлический расчет подводок к отопительному прибору на втором этаже (стояк 2)
Значения коэффициентов местных сопротивлений (по табл. II.10-11.15 в Справочнике проектировщика [10]):
тройник на ответвлении при α=0,33
|
и делении потока...................................... |
11,1 |
то же, при слиянии потоков............... |
-1,65 |
|
радиатор РСВ при Dy15.......................... |
0,75 |
|
|
кран КРП Dy15....................................... |
4.4 |
Получено: Σ(R1 + Z)подв < Рр.мал
Следовательно, действительный коэффициент затекания воды будет несколько больше принятого при расчете. Невязка не превышает 15%, поэтому расчет оставляем без изменения.
Пример 8.6. Выполним гидравлический расчет основного циркуляционного кольца насосной (элеваторной) двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой и попутным движением воды в магистралях из труб по ГОСТ 10704-76* (рис. 8.8) при расчетной температуре воды tr=95 °C, tо=70 °C Отопительные приборы -стальные панельные радиатора РСГ-2, размещенные у остекления световых проемов.
Насосное циркуляционное давление, передаваемое в систему через элеватор, составляет рн= 10 кПа.
Выбираем основное циркуляционное кольцо через один из средних стояков 7 и отопительный прибор на первом этаже.
Вычисляем по формулам (7.39) и (7.33) расчетное циркуляционное давление, заменяя ρо -
ρг = β(tr -t0) (см. формулу (7.26)) и принимая β=0,64 кг/(м3·°С) по табл. 10.4[10] и h1=2,8м:
Определяем по формуле (8.22) среднее ориентировочное значение удельной линейной потери давления
Заполняем в расчетном бланке (табл. 8.5) первые четыре колонки, беря показатели со схемы системы (рис. 8.8) и вычисляя расход воды на участках G по формуле (8.2) при β1=1,06 и β2 = 1,1. Общая длина участков основного циркуляционного кольца Σl= 123,7 м.
228
По расходу воды на участках выбираем диаметр труб Dy, ориентируясь на значение величины Rcp, записываем по таблицу скорость движения воды w и
Рис. 8.8. Расчетная схема насосной (элеваторной) двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой и попутным движением воды в магистралях (к примеру 8.6): а - схема магистралей; б - схема стояка 7 (остальные стояки аналогичные по конструкции и тепловой нагрузке); обозначения на схеме - см. рис. 8.6
действительные значения удельных линейных потерь давления R. Затем вычисляем линейные потери давления на участках R1. Первоначальный запас
После уменьшения диаметра участка 17 (см. табл. 8.5) потери давления на нем увеличиваются до 1808 Па и запас циркуляционного давления в целом по системе составит
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участках магистралей и стояка найдена, как и для системы в примере 8.3. Например, для подводок к радиатору (участок 10) она составляет:
крестовина на ответвлении при делении потока при
dотв = 15 /25 = 0,59, Gотв = 57/492 = 0,11 8Gотв = Gотв,.....15.3
кран двойной регулировки Dy15 |
.....................................14,0 |
радиатор РСГ-2 при Dу15................................................ |
1,2 |
крестовина на ответвлении при слиянии потоков при
dотв = 0,59 и Gотв = Gотв = 0,11.................................
2.4
229
Σζ10 = 28.1
Таблица 8.5. Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца двухтрубной системы водяного отопления
В результате расчета для получения равенства (8.23) потребовалось уменьшить диаметр участка 17 (первоначальные данные в табл. 8.5 заключены в скобки), так как был получен запас циркуляционного давления (20 %), значительно превышающий требуемый - 5...10 %.
Пример 8.7. Выполним гидравлический расчет двух второстепенных циркуляционных колец системы отопления по условиям примера 8.6 и построим эпюру циркуляционного давления в ее магистралях.
Выбираем вначале второстепенное циркуляционное кольцо через ближний к тепловому пункту стояк 1 (см. рис. 8.8) и отопительный прибор на первом этаже.
Располагаемое циркуляционное давление для гидравлического расчета не общих участков, параллельно соединенных с участками основного циркуляционного кольца, т.е. еще не рассчитанных участков 19-26, определяем путем сложения известных потерь давления на участках от 3 до 11 (применительно к формуле (8.25)):
230