10584

50

Для промежуточного стояка имеет место равенство:

ж−г

В любой точке деления и встречи потоков теплоносителя расчетной ветви системы отопления, потери давления должны быть увязаны. Например, в точках «б» и «ж»:

д−ж

Для увязки потерь давления в полукольцах ближнего, промежуточного и дальнего стояков расчетной ветви системы отопления рекомендуется:

–изменять диаметры участков стояков от магистральных трубопро- водов до нижних подводок к нагревательным приборам первого этажа;

–проектировать составные стояки (разных диаметров);

–задаваться различными диаметрами магистральных трубопроводов. Потери давления в разных ветвях системы отопления также должны быть

равны. Например, в точках А и Б потери давления через любой стояк левой и правой ветвей системы отопления должны быть увязаны между собой. В случае невозможности провести увязывание потерь давления допустима установка диафрагм (дроссельных шайб).

11.5. Определение потерь давления в расчетном циркуляционном кольце

Потери давления в самом невыгодном циркуляционном кольце системы отопления (с запасом 10 % на неучтенные потери давления в трубопроводах) Рр, Па, составляют:

или

51

Расчетное циркуляционное кольцо определяется наибольшим значением общих потерь давления при увязке полуколец системы отопления через ближний, промежуточный и дальний стояки.

При невозможности увязки потерь давлений в стояках, ветвях системы отопления путем соответствующего подбора диаметров труб следует предусматривать установку диафрагм (дроссельных шайб). Диаметр отверстий регулирующих диафрагм dд, мм, равен:

где G – расход воды в стояке, кг/ч;

Рд – требуемая потеря давления в диафрагме, мм вод. ст., кг/м2.

Диаметр отверстия шайбы округляют до 0,5 мм в ближайшую сторону. Для уменьшения вероятности засорения отверстия минимальный диаметр его должен быть не менее 3 мм.

По окончании расчета строят эпюру давлений в расчетном полукольце системы отопления (рис. 23).

11.6. Последовательность гидравлического расчета однотрубной системы водяного отопления

На аксонометрической схеме системы отопления выбрать расчетную ветвь. Эта ветвь должна быть наиболее нагруженной по расходу теплоты и удаленной от теплового пункта, включая подающую и обратную магистрали, и выбранный стояк, образующие циркуляционное кольцо.

Распределить тепловую мощность системы отопления по всем стоякам здания, используя данные, полученные при определении тепловой мощности. Задаться ориентировочным располагаемым давлением в расчетной ветви ∆Рр = 10000…15000 Па. На аксонометрической схеме системы выявить расчетные ближний, промежуточный и дальний стояки.

52

Определить расчетные расходы воды ближнего, промежуточного и дальнего стояков по формуле (2).

Зная форму расчетных стояков, расчленить их на узлы для нахождения характеристик сопротивления каждого узла по форме таблицы 3.

Задаваясь диаметрами приборных узлов расчетных стояков (15х15х15 мм, 20×15×20 мм, 25×20×25 мм), с учетом минимальных требуемых расходов воды в стояках (приложение 10) находят характеристики сопротивления каждого узла по [4] или по приложению 11.

Суммируя характеристики сопротивлений каждого узла стояка по ходу движения воды, начиная от места врезки стояка в подающую магистраль до места врезки стояка в обратную магистраль системы отопления, получают гидравлическое сопротивление стояка Рст.

По формуле (23) находятся потери давления в стояке ∆Рст. Расчет для трех стояков сводят в таблицу 9. Затем выполняют гидравлический расчет магистральных трубопроводов по способу удельных потерь давления. Расчет проводят в табличной форме (таблица 10).

Магистральные трубопроводы делят на участки. Нумерацию участков рекомендуется начинать от дальнего стояка расчетной ветви по обратной магистрали системы отопления по направлению к элеватору, включая перемычку в элеваторе, а затем от элеватора по подающему трубопроводу магистрали до дальнего стояка. Длину каждого участка в магистрали определяют по схеме системы отопления, соблюдая масштаб.

Диаметры, скорости и удельные потери давления на трение определяют с помощью таблиц гидравлического расчета [22]. Взяв за основу расчетный расход, который необходимо пропустить по данному участку, не превышая скорости для данного диаметра, по таблице назначают диаметр и выписывают величины: диаметр, скорость и удельную потерю давления на трение.

Находятся линейные потери давления на трение Rl.

Определяются на каждом участке виды и величины местных сопротивлений ξ и заносят в таблицу 10 их графические обозначения и конкретные вели-

53

чины [21]. На каждом участке определяют потери давления z в местных сопротивлениях, пользуясь таблицей II.3 [4].

Сложив линейные и местные потери давления, находятся общие потери давления (Rl+z) на каждом участке.

Гидравлический расчет системы отопления считается законченным, если будет проведена увязка потерь давления в ветвях и полукольцах системы отопления, определены расчетные диаметры магистральных трубопроводов, стояков

иподводок к отопительным приборам.

12.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Вкурсовом проекте расчет количества нагревательных приборов выполняется для ближнего, промежуточного и дальнего стояков. Расчет количества секций радиаторов МС-140-108 выполняется по следующей методике.

Определяется температура воды на входе в прибор каждого этажа:

где Qпр – тепловая нагрузка прибора, Вт;

Кпр – коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, Вт/(м2·°С); tв – температура воздуха внутри помещения, ° С;

β1 – поправочный коэффициент, учитывающий бесполезное охлаждение воды в трубах стояка до рассматриваемого прибора, определяется по [4] или приложению 12.

54

Коэффициент теплопередачи нагревательного прибора МС-140-108 в формуле (28) в курсовом проекте принят постоянным Кпр = 10,92 Вт/(м2оС), как для оптимальных условий эксплуатации. В реальных условиях эксплуатации он несколько ниже. В разделах по отоплению в выпускных бакалаврских квалификационных работах, в работах специалистов и магистров, а также при реальном проектировании значения коэффициента теплопередачи следует уточнять в зависимости от реальных условий эксплуатации нагревательных приборов. Методика расчета действительных значений Кпр приведена в [5, 20].

Находится площадь труб, проложенных в обслуживаемом помещении Fтр, м2. Полезную теплоотдачу нагревательной поверхности труб этажестояка можно представить следующим образом (рис. 20): этажестояк d = 20 мм, l = 3,4 м; замыкающий участок d = 15 мм, l = 0,5 м; подводка к прибору d = 20 мм, l = 0,5 x 2 = 1,0 м. Итого с d = 20 мм, l = 4,4 м; с d = 15 мм, l = 0,5 м.

В соответствии с данными таблицы 7:

Aтр = ∑aтр · l = 0,067·0,5 + 0,084·4,4 = 0,034 + 0,370 = 0,404м2.

Таблица 7

Площадь наружной поверхности 1 п. м труб

Определяется расчетная поверхность нагрева радиаторов с учетом пло-

где β2 – коэффициент, учитывающий способ установки нагревательного прибора, определяется по [5]; при стандартной установке прибора β2 = 1;

β3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе:

Номинальный тепловой поток отопительного прибора не следует принимать меньше, чем на 5% или на 60 Вт требуемого по расчету.

Рис. 20. Расчетная схема этажестояка

13. ПРИМЕР ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ОДНОТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С НИЖНЕЙ РАЗВОДКОЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

13.1. Исходные данные

Выполним расчет системы отопления, изображенной на рисунке 3. Определим количество секций нагревательных приборов ближнего 5-го стояка расчетной ветви системы отопления.

В лестничной клетке у нагревательных приборов регулирующую арматуру не устанавливают. Для удаления воздуха из системы отопления у верхних приборов установлены воздушные краны Маевского. В качестве нагревательных приборов приняты радиаторы типа МС-140-108. Теплоснабжение осуществляется от тепловой сети через элеватор, установленный в ИТП. Параметры теплоносителя в системе отопления 105-70 ° С.

56

13.2. Порядок расчета

Подсчитываем суммарную тепловую нагрузку каждого стояка расчетной ветви системы отопления (рис. 3): Qст5 = 15080 Вт; Qст6 = 15080 Вт; Qст7 = 15080 Вт; Qст8 = 20870 Вт. Подсчитываем тепловую нагрузку отдельных ветвей и всей системы отопления.

Задаемся ориентировочным располагаемым давлением в системе Рор = 13000 Па. Гидравлический расчет по методу характеристик сопротивления начинаем с ближнего 5-го стояка, задаваясь ориентировочным давлением в

нем Рор.5ст = 0,8 · Рор = 0,8 · 13000 = 10400 Па.

Расход воды в 5-м стояке по формуле (22):

По приложению 2 ориентировочно задаемся диаметрами труб стояка, замыкающего участка и подводок к приборам с утками dcт× dзу× dп = 15×15×15 мм. Диаметры труб стояка выбраны верно, т.к. при d = 15 мм Gcт = 370 кг/ч > Gmin = 170 кг/ч и обратной циркуляции в стояке наблюдаться не будет.

Определяем характеристики сопротивления S участков 5-го стояка по приложению 10. Расчет сводим в таблицу 8.

Гидравлическое сопротивление 5-го стояка по формуле (3):

Рст5 = Sст5G2ст5 = (1373,5 + 1220,54)10−4 ·3702 = 35517 Па.

Так как по условию ∆Рст5 ≤ 0,8·Рор, (∆Рст5 < 10400 Па), а действительное сопротивление стояка 5 равно 35517 Па, следует увеличить диаметры труб стояка. Изменим диаметр труб с 15×15×15 мм на диаметры 20×15×20 мм и проведем гидравлический расчет заново. Расчет сводим в таблицу 3. В результате по-

лучим 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.

57

Pст8 ≤ Pст5 − ∑(Rl + z) . Согласно таблицы 3, ∆Рст8 = 8863 Па, ∆Рст5 =10153 Па

1,2,3,11,12,13

(невязка 12,7%).

Характеристики сопротивления утки, вентиля, перехода, отвода определены по формулам (23), (24). 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 20×15×20 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 25×20×25 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 давле-

ний ∆Р = 8863 – 6163 = 2700 Па.

4.2.4. Гидравлический расчет магистральных трубопроводов на участках от ближнего до дальнего стояка (участки 1, 2, 3, 11, 12, 13) определяем по ме- тоду удельных потерь давления (таблица 10).

Ориентировочно потери давления на этих участках (формула 28) должны

быть равны: ∑(Rl + z) ≈Pст8 − Pст5 = 10153 − 8863 = 1290 Па.

1,2,3,11,12,13

58

Рис. 21. Аксонометрическая схема правой ветви системы отопления

59

При d = 32 мм определяем значения R, Па/м, v, м/с, Rl Па, по скорости v – динамическое давление Рд, Па, [4].

Значения коэффициентов местных сопротивлений определяются по [21]:

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 = 0,58 , по [4]

Gс 882

ξ = 3,0. Итого на первом участке ∑ξ =1+1+3 = 5,0.