Книги / Махов Л.М. Отопление учеб. для вузов

кольце через дальний от теплового пункта (и наиболее нагруженный) стояк 7, наименьшие

- во второстепенном кольце через ближний стояк 1. Избыток циркуляционного давления -

невязка (изображенный на рисунке ординатой Г-1"), вызовет, если он превышает 0,15

Дрр.с т.1 недопустимое перераспределение количества воды, протекающей в магистралях и

стояках. В результате возникнет горизонтальное разрегулирование системы с отклонени-

ем от расчетных расхода и температуры воды, а также теплопередачи приборов.

Во избежание разрегулирования системы потери давления (гидравлическое сопротивле-

ние) во всех циркуляционных кольцах можно привести в соответствие с расчетным цир-

куляционным давлением путем поглощения избытка давления дросселирующими диа-

фрагмами на стояках. Ее диаметр с1д, мм, определяется по формуле

где Ост - расчетный расход воды в стояке, кг/ч; Дрд - избыток давления, который необхо-

димо поглотить диафрагмой, Па (например, для стояка 1 на рис. 8.1 согласно

Применение диафрагмы должно быть крайней мерой для увязки стояков системы отопле- ния, так как в месте ее установки (обычно у отключающего крана на входе воды в стояк) возможен засор системы. В связи с этим диаметр диафрагмы должен быть не менее 3 мм.

В соответствии с современными технологиями для целей гидравлической увязки приме-

няют специальные балансировочные клапаны. Установленные на стояках, они автомати-

чески обеспечивают располагаемое давление и, соответственно, расчетный расход воды в

них.

Возможен и другой, более рациональный путь: используя второй способ гидравлического

расчета, вычисляют действительные расход и температуру обратной воды в каждом стоя-

ке и вносят исправления в расчетную площадь отопительных приборов. Для этого по рас-

полагаемому циркуляционному давлению Арр ст определяют перепад температуры воды в

стояках Д1ст по формуле

где аст - проводимость стояка, кг/(ч-Па0,5), вычисляемая по формулам (8.16) и (8.19).

При гидравлическом расчете системы отопления с попутным движением воды в магист-

ралях эпюру циркуляционного давления строят после расчета не только основного, но и еще двух второстепенных циркуляционных колец - через ближний и дальний (от теплово-

го пункта) стояки. Гидравлический расчет второстепенных колец, как уже известно, сво- дится к расчету только дополнительных (не общих) участков, не входящих в основное кольцо. При этом увязываются потери давления в параллельно соединенных участках

второстепенного и основного колец по формулам (8.24)-(8.26). Например, для расчета до-

полнительных участков, относящихся к второстепенному циркуляционному кольцу через

стояк 1 (см. рис. 8.1, б), по формуле (8.25)

лрр.ст.1 -аы + 2)] -4-Г?

221

а через стояк 7

АРр.ст.7 “ ^(^1 + 2)4_4'_7

В системах с попутным движением воды сравнительно легко при одинаковой длине цир-

куляционных колец (это их отличительный признак) добиться выполнения равенства по

формуле (8.24). Поэтому невязка при расчете допустима не более ±5 %.

На рис. 8.3 показана эпюра циркуляционного давления в системе отопления, построенная

после гидравлического расчета трех циркуляционных колец через средней, ближний и дальний стояки (на рисунке показаны невязки расчета 4’-4" и 4-4"’). Незначительные поте-

ри давления в стояках (на рисунке это вертикальные отрезки 1-1’, 2-2’ и т.д.), характерны для двухтрубной системы.

Ар

,1

V4

Рпс. 8.3. Эпюра циркуляционного давления в системе отопления с попутным движением

воды в магистралях: 1 -7 - точки подключения стояков к магистралям

Давление в подающей магистрали должно быть больше, чем в обратной. Обратное соот- ношение давления в магистралях вызовет циркуляцию охлажденной воды через отопи-

тельные приборы ("обратную" циркуляцию или "опрокидывание" циркуляции). Это недо-

пустимое явление станет возможным в стояке 2, если давление в точке 2' обратной маги-

страли в результате ошибочного выбора диаметра двух участков магистрали, прилегаю-

щих к точке 2', повысится до давления 2" или в стояке 6, если давление в точке 6 подаю-

щей магистрали понизится до давления 6". На рисунке пунктиром показано изменение

давления в участках магистралей, вызывающее "обратную" циркуляцию воды через ото-

пительные приборы стояков 2 и 6. Опасность "опрокидывания" циркуляции воды в стоя- ках систем с попутным движением ее в магистралях подчеркивает необходимость выпол- нения гидравлического расчета таких систем с невязкой не более ±5 %.

Гидравлический расчет промежуточных стояков (стояки 2, 3, 5, 6 на рис. 8.1, б), входящих во второстепенные циркуляционные кольца, подобен расчету аналогичных стояков в сис-

теме с тупиковым движением воды (см. формулу (8,24)).

Для надежного сохранения расчетной пропорциональности распределения воды между

стояками в течение отопительного сезона, т.е. для обеспечения горизонтальной устойчи-

вости системы, потери давления в стояках (или ветвях) должны преобладать: их необхо-

димо принимать не менее 70 % общей потери давления в рассчитываемом кольце. Эпюры

циркуляционного давления, при относительно низком сопротивлении магистралей и вы-

соком сопротивлении стояков схематично показаны штрихпунктирными линиями на рис.

222

8.2 и 8.3. Подобный вид сравнительно легко можно придать эпюре вертикальной одно- трубной системы отопления многоэтажного здания, уменьшая диаметр стояков. В двух- трубной системе для этого потребуется увеличить гидравлическое сопротивление подво-

док ко всем отопительным приборам. Это делает путем установки на подводках регулиро-

вочных кранов с повышенным гидравлическим сопротивлением (например, типа КРДШ,

см. § 5.4). Последнее, кроме того, способствует повышению вертикальной тепловой ус- тойчивости двухтрубных стояков.

После гидравлического расчета основного и второстепенных циркуляционных колец вер-

тикальной системы отопления выполняют дополнительные гидравлические расчеты от-

дельных стояков и малых циркуляционных колец.

При гидравлическом расчете стояков вертикальной однотрубной системы каждый стояк рассматривается как один общий расчетный участок. Если применяются унифицирован- ные приборные узлы, то потери давления в них определяются по суммам КМС, приведен-

ным в справочной литературе. Лишь для нетиповых стояков в отдельных случаях прихо-

дится 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 С\ и 02 в параллельных участках (или их отношение, если общий расход не известен), используя зависимость расхода воды от проводимости участков

где С1 и 02 - 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; 81 и 82 - характеристики сопро-

тивления 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 Опр и в стояке Ост называют коэффициентом зате-

кания воды в прибор

223

Следует стремиться к повышению коэффициента затекания воды: чем больше а, 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 сокраще-

ния ее расхода, при движении воды снизу вверх - уменьшается (рис. 8.5). Поэтому в по-

следнем случае устанавливают некоторый минимальный расход воды в стояке, при кото- ром еще целесообразно применение замыкающих участков у приборов (ОМИн 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.

а

Рис. 8.5. Изменение коэффициента затекания воды в отопительные приборы однотрубных стояков: 1 - с осевыми замыкающими участками; 2 - со смещенными замыкающими уча- стками; сплошная линия - движение воды в стояках сверху вниз; пунктирная линия - то же

снизу вверх

Значения коэффициента затекания воды повышаются в следующих случаях: при смеще- нии замыкающего участка от оси стояка (см. рис. 8.5), увеличении диаметра и сокращении длины подводок к прибору, уменьшении диаметра замыкающего участка. Вследствие по- следнего, например, можно сократить Омин 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 цирку-

ляционном кольце, определяется по формуле

где Е(К1 + 2)3 у - потери давления в замыкающем участке, известные из гидравлического расчета стояка; Аре.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.

224

Если при гидравлическом расчете стояка коэффициент затекания воды а выбран правиль-

но, то потери давления в подводках к приборам должны равняться Аре мал по формуле

(8.31), т.е. будет достигнута увязка действующих давлений. В противном случае находят путем повторных расчетов фактические значения а, 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 1Г=150 °С,1„=95 °С,1о=70 °С. Тепловые нагрузки приборов, стояков и участков (Вт), длины участков (м) указаны на схеме (рис. 8.6). Ото-

пительные 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 участка-

ми на первом (с кранами КРП) этаже,

Рис. 8.6. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с верхней раз-

водкой 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

225

стояках и отопительных приборах; ц.н - условный центр нагревания воды; цифра над ото-

пительным прибором и под номером стояка - их тепловая нагрузка (Вт)

Основное циркуляционное кольцо выбираем при тупиковом движении воды в магистра-

лях 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 Дрелр, Арр = Арн + Арс пр = 5600 + +980 = 6580 Па, принимая

Арн=5600 Па по формуле (ЗЛО) и определяя по формуле (7.28) и по таблицам Справочника

проектировщика [10]

^Ре.лр = (0,64-9,81 / 4Д 87- 180)( 1600-3 + 1100-6 + 1800 9,25)3,6 1,06- 1 , 1 = 980 Па

при расходе воды в стояке по формуле (7.23)

= 4500- 3,6- 1 ,06- 1 , 1 / (4,187(95 - 70)) = 180 кг/ч.

Средние удельные линейные потери давления по формуле (8.22) К.ср= 0,65-6580 / 56 = 7 6

Па/м.

Й,р = 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 верти-

кальной однотрубной системы отопления

Примечания к табл. 8.3.

1. Расход воды на участке 4 при а=0,33 (по табл. 9.3 [ 10]) О4 = (1-0,33) 180 =120 кг/ч.

2. Расход воды на участке 6 при а=0,5 Об = (1 - 0,5)180 = 90 кг/ч.

3. Расход воды на участке 10 по формулам (3.12) и (3.15)

226

С|0 = Сс-О,- 1320 -ЗЗООО-3,6-1,06-1,1 /(4,187(150- 70))= 907,5 кг/ч.

4. Предварительный выбор диаметра участка 1)у проведен по значению Кср=76 Па/м по

табл. II.1 [10].

По Справочнику проектировщика проверим правильность выбора коэффициентов затека-

ния воды в приборы. По формуле (10.39) [10] найдем для приборов:

на втором этаже 8е 31 -0,64-0,5-1100 /1803 18,7-10-4 Па/(кг/ч)2;

на первом этаже = 31'0,64-0,5* 1600 / 180^ = 27,2- 1 (Н Па/(кг/ч)2.

Так как полученные значения 8е меньше предельных, указанных в табл. 10.11 [10], то ко-

эффициенты затекания воды а (см. примечания I и 2 к табл. 8.3) могут быть оставлены без

изменения.

Запас давления в основном циркуляционном кольце

((6580 - 6136) / 6580)100 = 6,75 %

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 на-

грузкой (соответственно, с меньшим расходом теплоносителя).

227

Пример 8.4. Определим располагаемое циркуляционное давление и среднюю удельную

линейную потерю давления для гидравлического расчета второстепенного циркуляцион-

ного 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)

Дрр.и. « = + 2Ь-7 + (ДРмг.1 - Рс-стй ) - 2726 + ( 1027 - 980) - 2773 Па,

где Дрс л , = (0,64-9,81 / 4, 187 320)(2500 3 + 1900-6 + 3600 9,25)3,61,06 1 , 1 = 1027 Па.

Среднее значение линейной потери давления К.ср вычисляем по формуле (8.22) при Ц=15,5м:

Нср = 0,65-2773 / 15,5 = 116 Па/м.

228

В результате гидравлического расчета аналогично расчету в примере 8.3 определяем с!ст=20 тт, (13у=ёподв=15 мм.

Пример 8.5. Выполним гидравлический расчет малого циркуляционного кольца отопи-

тельного прибора на втором этаже в стояке 2 рассмотренной в примере 8.3 однотрубной

системы отопления (рис. 8.7). Расход воды в стояке Ост=180 кг/ч.

С =180

1 ,0

поо

Л

о

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

Др = КО! + 2)1.у = Дрс. мал = 49 + 29 = 78 Па,

гае Е(Я1 + 2)м. = НЯ,+ 2),= 49 Па

(по табл.8.3 исходя из коэффициента затекания воды в прибор а = 0,33);

Н Ь Е Х = От / (сСпр) = И 00-3,6’ 1,06-1,1 / (4,187-0,33-180) = 18,5 °С

из формулы (4.3).

Результаты гидравлического расчета (по табл. II. 1, П.З в Справочнике проектировщика

[10]) вносим в табл. 8.4.

229

Таблица 8.4. Гидравлический расчет подводок к отопительному прибору на втором этаже (стояк 2)

Значения коэффициентов местных сопротивлений (по табл. 11.10-11.15 в Справочнике

проектировщика [10]):

тройник на ответвлении при а=0,33

Получено: Х(Я1 + 2)подв < АРр.мал

Следовательно, действительный коэффициент затекания воды будет несколько больше принятого при расчете. Невязка не превышает 15%, поэтому расчет оставляем без измене- ния.

Пример 8.6. Выполним гидравлический расчет основного циркуляционного кольца на- сосной (элеваторной) двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой и попутным движением воды в магистралях из труб по ГОСТ 10704-76* (рис. 8.8) при рас-

четной температуре воды1г=95 °С, р>=70 °С Отопительные приборы -стальные панельные

радиатора РСГ-2, размещенные у остекления световых проемов.

Насосное циркуляционное давление, передаваемое в систему через элеватор, составляет

Арн= 10 кПа.

Выбираем основное циркуляционное кольцо через один из средних стояков 7 и отопи- тельный прибор на первом этаже.

Вычисляем по формулам (7.39) и (7.33) расчетное циркуляционное давление, заменяя р0 -

рг = Р(1г -1о) (см. формулу (7.26)) и принимая Р=0,64 кг/(м3-°С) по табл. 10.4[10] и 111=2,8м:

Дрр ] 0000+0,4 0,64 9,81 -2,8(95 - 70) = 10176 Па.

Определяем по формуле (8.22) среднее ориентировочное значение удельной линейной по- тери давления

К*р = 0,65- 10176 / 123,7 = 53,5 Па'м.

Заполняем в расчетном бланке (табл. 8.5) первые четыре колонки, беря показатели со схе-

мы системы (рис. 8.8) и вычисляя расход воды на участках О по формуле (8.2) при Р) =1,06

и р2 = 1,1. Общая длина участков основного циркуляционного кольца XI= 123,7 м.

230