5021

20 ное сопротивление стояка 5 равно 35517 Па, следует увеличить диаметры

труб стояка. Изменим диаметр труб с 15 x 15 x 15 мм на диаметры 20 x 15 x 20 мм и проведем гидравлический расчет заново. Расчет сводим в таблицу 3. В результате получим 10153 Па < 10400 Па (невязка 2,3%).

Далее определяем гидравлическое сопротивление дальнего стояка 8. На этом стояке принимаем трубы большего диаметра по сравнению со стояком 5, т.к. тепловая нагрузка стояка 8 больше, а для уравнивания полуколец необходимо иметь запас на расчётные участки на магистралях 1, 2, 3, 11, 12, 13,

т.к. Рст8 ≤ Рст5 − ∑(Rl + z) .Согласно таблицы 3, Рст8 = 8863 Па, Рст5 =

1,2,3,11,12,13

10153 Па (невязка 12,7%).

Характеристики сопротивления утки, вентиля, перехода, отвода определены по формулам (3), (4). Диаметры труб промежуточного 6-го стояка принимаем такие же, как и на стояке 5. Увязку потерь давления проведем, если потребуется, за счет изменения диаметров на участках 3, 11 при расчете магистральных трубопроводов. В целях сохранения постоянства величины диаметра трубопровода по всему стояку можно специально установить диафрагму, рассчитав ее на избыточное давление, которое определяется по изложенной выше методике.

Стояки 5 и 6 приняты 20 x 15 x 20 мм. Гидравлическое сопротивление стояков составляет Рст5 = Рст6 = 10153 Па < 10400 Па (0,8 · Рор).

При расчете стояка 8 на диаметры 20 x 15 x 20 мм гидравлическое сопротивление стояка почти такое же, как на стояках 5 или 6, т.е. в данном случае не остается располагаемого давления, которое можно бы израсходовать на участках магистрального трубопровода. Поэтому диаметр стояка 8 следует увеличить. При выбранных диаметрах 25 x 20 x 25 мм полная характеристика сопротивления стояка Sст8 = 235,1·10–4 Па/(кг/ч)2, а гидравлическое сопротивление Рст8 = 6163 Па.

В этом случае необходимо установить шайбу на невязку давлений Р = = 8863 – 6163 = 2700 Па.

21

Рис.3. Аксонометрическая схема правой ветви системы отопления

22

dш = 2512270 = 2 5,58 =11,2мм.

4.2.4.Гидравлический расчет магистральных трубопроводов на участках от ближнего до дальнего стояка (участки 1, 2, 3, 11, 12, 13) определяем по методу удельных потерь давления (таблица 4). Ориентировочно потери дав-

23

При d = 32 мм определяем значения R, Па/м, v, м/с, Rl Па, по скорости v

– динамическое давление Рд, Па, [8].

Значения коэффициентов местных сопротивлений определяются по [7]: отвод под 90° d = 25 – 32 мм ξ = 1,0; отвод под 90° d = 25 – 32 мм

ξ = 1,0; тройник проходной на обратном трубопроводе (рис. 4)

Gпр = 512 = 058,, по [8] ξ = 3,0. Итого на первом участке ∑ξ =1+1+3 = 5,0. Gc 882

Рис. 4. К расчету коэффициента местного сопротивления тройника

В курсовом проекте местные сопротивления и их значения рассчитываются для каждого расчётного участка, аналогично первому.

Имеем: ∑(Rl + z)=654+528=1182 Па < Па 1290 Па (невязка 5,3%).

1,2,3,11,12,13

Проверка. Увязка потерь давления в полукольцах расчётной правой ветви системы отопления от точки «а» до точки «з»:

– ближнего 5-го и дальнего 8–го стояков:

Рст5 = Рст8 + ∑(Rl + z)= 8863 + 654 + 528 = 10045 Па;

1,2,3,11,12,13

10045 ≈ 10153 Па (невязка 1,06%);

– ближнего 5-го и промежуточного 6-го стояков:

Рст5 = Рст6 + ∑(Rl + z) Рст5 = 10153+201,4+170=10524 Па;

3,11

10524 > 10153 Па (невязка 3,5%).

Наибольшие потери давления в полукольце через промежуточный 6-ой стояк равны 10524 Па.

Далее выполняется гидравлический расчёт подающего и обратного маги-

24 стральных трубопроводов от ближнего 5-го стояка до элеватора (участки 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10).

8,9,10

∑(Rl + z) = 117,1 + 396,3 + 875 + 56,5 + 298,3 + 569,5 + 145,1 = 2458 Па.

4,5,6,7

Потери давления в циркуляционном кольце системы отопления через самый невыгодный стояк с учётом запаса 10% составляют:

=14281 Па. Величина Рр = 14281 Па используется при расчете элеватора [3].

5.ЭПЮРА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ДАВЛЕНИЯ

Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца системы водяного отопления с тупиковым движением воды дает возможность установить изменение давления по всей длине подающих и обратных магистралей. Эпюра позволяет выявить располагаемое циркуляционное давление в точках присоединения к магистрали стояков, входящих в промежуточные циркуляционные кольца для увязки потерь давления в этих кольцах (рис. 5). Для посроения эпюры циркуляционного давления по горизонтали откладывают длины участков расчетной магистрали и наносят номера стояков, по вертикали – потерю давления в участках расчетной магистрали и в стояках. Изменение давления по длине каждого участка магистрали считается равномерным и величины потерь давления выбирают из таблиц гидравлического расчета магистрали (более подробно см. [5, 6, 7] и курс лекций).

6. ПРИМЕР ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА СЕКЦИЙ РАДИАТОРОВ МС-140

Расчёт рассмотрим на примере стояка 5. Согласно расчета (табл. 3) в подающей и опускной ветви стояка dст x dзу x dп = 20 x 15 x 20 мм.

25

Рис.5. Эпюра давлений в расчетной (правой) ветви системы отопления

26 Расход воды в стояке Gст5 = 370 кг/ч.

Температура воды на входе в прибор каждого этажа определяют по формуле (17):

tн1 = 105 °С;

tн2 = 105 – 1120·3.6/419·370 = 102,4°С;

tн3 = 105 – (1120 + 730)·3,6/4,19·370 = 100,79 °С; tн4 = 105 – (1850 + 730)·3,6/4,19·370 = 99,01 °С; tн5 = 105 – (2580 + 730)·3,6/4,19·370 = 97,31 °С; tн6 = 105 – (3310 + 730)·3,6/4,19·370 = 95.62 °С; tн7 = 105 – (4040+ 730)·3,6/4,19·370 = 93,93°С; tн8 = 105 – (4770 + 730)·3,6/4,19·370 = 92,23°С; tн9 = 105 – (5500 + 730)·3,6/4,19·370 = 90,53°С; tн10 = 105 – (6230 + 1310)·3,6/4,19·370 = 87,50°С; tн11 = 105 – (7540 + 1310)·3,6/4,19·370 = 84,45°С; tн12 = 105 – (8850 + 730)·3,6/4,19·370 = 82,76°С; tн13 = 105 – (9580 + 730)·3,6/4,19·370 = 81,06°С; tн14 = 105 – (10310 + 730)·3,6/4,19·370 = 79,37°С; tн15 = 105 – (11040 + 730)·3,6/4,19·370 = 77,67°С; tн16 = 105 – (11770 + 730)·3,6/4,19·370 = 75,98°С; tн17 = 105 – (12500 + 730)·3,6/4,19·370 = 74,28°С; tн18 = 105 – (13230 + 730)·3,6/4,19·370 = 72,59°С; tо = 70°С.

Кпр = 10,92 Вт/ (м2°С) (для радиатора МС-140-108).

По приложению 5 принимаем коэффициент β1 = 1. Тогда требуемая по-

Определяем полезную теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов в помещении (рис. 5).

27

Рис. 6. Расчетная схема к примеру расчета d = 15 мм, l = 0,5 м.

d = 20 мм, l = (2,7 – 0,5) + 2 · 0,5 = 3,2 м.

Fтр = 0,067 · 0,5 + 0,084 · 3,2 = 0,303 м2. Расчетная поверхность нагрева:

Fр = 1,18 – 0,303 = 0,877 м2.

Количество секций в первом по ходу воды приборе (предварительно, без учета конкретных значений принятых в проекте значений коэффициентов β2 и β3 в формуле 20) равно:

N = Fпр/fс = 0,877/0,242 = 3,6.

Принимаем к установке 4 секции. Опыт эксплуатации систем отопления показывает, что для стабилизации теплового режима в помещении минимальное количество секций в нагревательном приборе должно быть не менее трех.

Данные по расчету нагревательных приборов заносим в таблицу 5.

7.ПРИМЕР РАСЧЕТА ОДНОТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С КОНВЕКТОРНЫМИ УЗЛАМИ

Стояки однотрубной системы отопления с конвекторными узлами – проточные. Особенность расчета системы заключается в тепловом расчёте стояка. Рассмотрим стояк 5. Суммарная нагрузка стояка 5 (рис. 3) Qст5 =

28

= 15080 Вт. Температура теплоносителя на входе в стояк tг = 105°С; расчётный перепад температур tст = 35°С; температура воздуха в отапливаемых помещениях tв = 18°С. Высота этажестояка 2,8 м. Конвекторы устанавлива-

где tо – температура теплоносителя на выходе из стояка, предварительно определяем значения тепловых потоков конвекторов при нормированных условиях и, соответственно, их типоразмеры. Тепловые нагрузки: 1-го этажа 1120 Вт, 1120 Вт; 4-го этажа 730 Вт, 730 Вт; верхнего этажа 1310 Вт, 1310 Вт.

Принимаем конвектор «Универсал» КН 20-1,049. Диаметры труб этажестояка принимаем равными 20 мм. Общая длина труб промежуточного этажестояка 4,0 м (1,0 м на подводки к приборам), верхнего - 1,65 м. Услов-

где S – характеристика сопротивления конвектора без трубопроводов (приложения 6, 7), Па/(кг/с)2;

S' – характеристика сопротивления трубопроводов одного этажестояка без конвектора, Па/(кг/с)2:

где А – удельное скоростное давление в трубопроводах при расходе теплоносителя 1 кг/с, Па/(кг/с)2, (приложение 8);

29 ∑ζ – сумма коэффициентов местного сопротивления на рассчитываемом участке системы.

Для одного этажестояка S = 2,29 · 104 Па/(кг/с)2. Для промежуточного этажестояка по (24):

Sп′ = 0,413 · (1,8 · 4 + 3) · 104 = 4,21 · 104 Па/(кг/с)2. Для трубопроводов верхнего этажа:

Sп′ = 0,413 · (1,8 · 1,65 + 1,5) · 104 = 1,85 · 104 Па/(кг/с)2 . Характеристики сопротивлений одного этажестояка: S1п = (2,29 + 4,21) · 104 = 6,5 · 104 Па/(кг/с)2;

S1в = (2,29 + 1,85) · 104 = 4,14 · 104 Па/(кг/с)2.

Рассчитываем суммарную характеристику сопротивления промежуточных этажестояков:

16 · S1п = 16 · 6,5 · 104 = 104 · 104 Па/(кг/с)2.

Определяем характеристики сопротивления узлов присоединения стояка к подающей и обратной магистралям с установкой вентиля (приложение 9):

верх него этажа: 2 · S1в = 2 · 4,14 · 104 = 8,28 · 104 Па/(кг/с)2. Полная характеристика сопротивления стояка составляет: Sст = (104 + 8,28 + 7,23 + 2,06) · 104 = 121,57 · 104 Па/(кг/с)2. Гидравлическое сопротивление стояка:

Pст = Sст Gст2 =121,57 · 104 · 0,1032 = 12987 Па.

Уточненный расчет

Уточненное гидравлическое сопротивление стояка рассчитывается после его теплового расчёта, когда будут определены типоразмеры конвекторов. Тепловой расчёт сведен в таблицу 6.

Графа 1. Номера этажей по ходу движения воды.

Графа 2. Расчетные теплопотери помещения, компенсируемые установ-