- •Скорость движения воды в трубах, прокладываемых через несколько помещений следует определять, принимая в расчет:
- •2. Составление аксонометрической схемы
- •Расчетное циркуляционное давление в системе
- •4. Гидравлический расчет трубопроводов системы
- •5. Гидравлический расчет трубопроводов системы
- •6. Тепловой расчет отопительных приборов
- •1М подающей 20 57/30
- •1М обратной 20 46/19
- •1М к узлам 1 - 5) 25 1.72
5. Гидравлический расчет трубопроводов системы
ОТОПЛЕНИЯ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ СОПРОТИВЛЕНИЯ
При расчете определяются действительные расходы воды в стояках, ветвях и отопительных приборах системы, исходя из диаметра труб на каждом участке. При этом допускается отклонение перепада температуры воды в стояках и ветвях от принятого перепада воды в системе tc до 7оС.
Потери давления на участке определяют по формуле
руч = SучG2уч, (20)
где Gуч - расход воды на участке, кг/ч; Sуч - характеристика сопротивления участка, Па/(кг/ч)2, вычисленная по формуле
Sуч = Ад(lуч/dв + уч), (21)
где Ад = 6.25/(108wd4в) - удельное динамическое давление в трубе при внутреннем диаметре dв и расходе 1 кг/ч (см. табл. 7); /dв - приведенный коэффициент гидравлического трения, 1/м; lуч - длина участка, м; уч - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; w - средняя плотность воды, кг/м3.
Таблица 7. Динамические характеристики труб насосных систем
водяного отопления
Диаметр трубы, мм |
А104, Па/(кг/ч)2 |
/dв, 1/м |
Расход воды, кг/ч, при скорости w=1 м/с |
Sуд104, Па/[м(кг/ч)2] |
|
dу |
dв |
|
|
|
|
10 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 |
12.6 15.7 21.2 27.1 35.9 41 53 70 82 100 125 149 |
26.50 10.60 3.19 1.23 0.39 0.23 0.082 0.0269 0.0142 0.00642 0.00265 0.00135 |
3.60 2.70 1.80 1.40 1.00 0.80 0.55 0.40 0.30 0.23 0.18 0.15 |
425 690 1250 2000 3500 4650 7800 13400 18400 27600 43000 61000 |
95.40 28.62 5.74 1.72 0.39 0.18 0.045 0.0108 0.0043 0.00148 0.00048 0.00020 |
Ниже даются указания к гидравлическому расчету по характеристикам сопротивления вертикальных однотрубных систем с тупиковым движением воды в магистралях в случае, когда насосное циркуляционное давление рн задано.
Прежде всего выявляют основное циркуляционное кольцо и вычисляют расчетное циркуляционное давление по формулам (1), (2), определив естественное циркуляционное давление для стояка, включенного в основное циркуляционное кольцо. Находят Rср, Па/м, по формуле (11). Затем для каждого участка вычисляют удельную характеристику сопротивления Sуд, Па/м(кг/ч)2, по формуле
Sуд.р = Rср/G2ор, (22)
где Gор - ориентировочный расход воды на участке, кг/ч, определяемый по формуле (12).
Диаметры труб назначают, сопоставляя полученные значения Sуд.р с величинами Sуд для стандартных диаметров труб по табл. 7. Для повышения тепловой устойчивости системы при выборе диаметра труб принимают: для стояков - ближайший меньший диаметр, для магистралей - ближайший больший диаметр труб.
Допустимость скорости движения воды при выборе диаметра труб проверяют по данным табл. 1, вычисляя скорость по данным табл. 7, где приведен расход воды при скорости 1.0 м/с (если, например, расход воды в трубе dу = 15 мм составляет 500 кг/ч, то скорость движения воды w = 500 : 690 = 0.72 м/с).
Расчет начинают с последнего (тупикового) стояка, задаваясь расходом воды в нем, соответствующим несколько большему перепаду температуры воды по сравнению с tc, принятым для системы в целом (например, tст1 = tc + 5). По величине Gст.1 и Sуд.1 определяют диаметр труб тупикового стояка и рассчитывают по формуле (23) характеристику сопротивления стояка Sст.1
Sст = Sуч + Sуз, (23)
где Sуч - характеристика сопротивления участка стояка; Sуз - характеристика сопротивления узла стояка, равная обратной величине квадрата суммы проводимостей участков, составляющих узел (формула (24)).
Sуз = 1/(i)2 = 1/(1/S10.5 +1/S20.5 + ... + 1/SN0.5)2, (24)
где i = 1/Si0.5 - связь между проводимостью и характеристикой участка, входящего в узел.
Результаты расчетов заносят в бланк формы 2.
Форма 2. Гидравлический расчет системы отопления по характеристикам
гидравлического сопротивления
№ уч-ка (ст-ка) |
Qуч, Вт |
dу, мм |
Ад104, Па/(кг/ч)2 |
/dв, 1/м |
lуч, м |
|
Sуч 104, Па/(кг/ч)2 |
Gуч, кг/ч |
руч, Па |
tуч, оС |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
После расчета последнего (тупикового) стояка (например, 1) переходят к расчету предпоследнего стояка (например, 2). Потеря давления в нем должна быть равна потере давления в уже рассчитанном стояке, если пренебречь различием в значениях естественного циркуляционного давления, что допустимо для однотипных стояков. На этом основании, исходя из рст.1 и расчетного расхода на предпоследнем стояке Gст.2, определенного по расчетному перепаду температур tст.2 = tc, по формуле (22) рассчитывают Sуд.р.2 и определяют диаметр труб на стояке. Вычисляя характеристику Sст.2 и проводимость ст.2, определяют по формуле (25) расход воды в стояке Gст, кг/ч
Gст = (рст/Sст)0.5 = стрст0.5. (25)
Проверяют перепад температуры воды в стояке
tст = Qст12/(срwGст). (26)
Если tст.2 отличается от принятого для системы tc не более чем на 7оС (при большем отличии изменяют проводимость стояка 2), то рассчитывают два прилегающих параллельных участка магистрали. Так как сумма расходов воды в двух рассчитанных стояках определяет расход воды на прилегающих двух параллельных участках магистралей, то по расходу и характеристике сопротивления вычисляют потери давления на этих двух участках магистралей, занося расчет в бланк формы 2.
Далее сумму потерь давления в одном из двух рассчитанных стояков и на двух параллельных участках магистралей принимают за располагаемое циркуляционное давление для третьего от конца системы стояка и производят расчет этого стояка.
Продолжая таким образом вести гидравлический расчет остальных стояков и участков магистралей, находят, наконец, расход воды Gлев и потери давления рлев в левой, например, части системы. Полученная величина рлев является исходной для определения расхода воды в правой Gправ части системы по формуле
Gправ = (рлев/Sправ)0.5,
где Sправ - характеристика сопротивления правой части системы.
По общему расходу воды в системе Gс = Gлев + Gправ вычисляют потери давления на двух головных участках магистралей системы
ргол = Sгол(Gc)2,
а также общие потери давления в системе
рс = рлев + ргол.
Необходимость дальнейших расчетов определяют при сопоставлении полученных значений с исходными Gc и рс. Если они достаточно близки (запас давления не превышает 10%, а расход отклоняется не более чем на 10%), то на этом гидравлический расчет системы заканчивается. Потребуется лишь распределить уже известное количество воды Gправ между стояками правой части системы. Распределение производят в соответствии с коэффициентами затекания воды в стояки i, определенными по отношению к расходу воды в тупиковом стояке
i = i/к.i
где i - проводимость i - го стояка; к.i - проводимость контура, состоящего из тупикового стояка и примыкающих, последовательно соединенных, пар участков магистралей до стояка i.
Если найденные общие потери давления в системе рс расходятся с расчетным циркуляционным давлением рр, то либо изменяют диаметр головных участков магистралей с пересчетом ргол, либо уточняют общий расход воды в системе
Gp = Gc(0.9рp/рс)0.5, (27)
а также конечную температуру обратной воды
to = tг - Qc12/(cpwGp), (28)
причем to, будет отличаться от обычных 70 оС.
Изменится и расход воды на всех участках пропорционально коэффициенту
Кр = Gp/Gc. (29)