Расчётная работа механика жидкости и газа. Гидравлический расчет двухтрубной системы гравитационной системы отопления

• Название: Гидравлический расчет двухтрубной системы гравитационной системы отопления
• Анкор: Расчётная работа механика жидкости и газа
• Дата: 26.10.2022
• Размер: 185.34 Kb.
• Имя файла: Mekhanika.docx
• Тип: Документы; #756374

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра Гидравлики

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВУХТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ГРАВИТАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Выполнил:

Студент курса 2, гр.ТГВ-134/1_________________Забродкин Д.М. Проверил___________________________________Янченков М.А.

Нижний Новгород 2022

Оглавление

Цель работы 4

Исходные данные: 4

Расчет первого кольца 4

Определение располагаемого давления 4

Определение расхода воды на участках системы отопления 5

Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления 6

Определение расхода воды на участке системы 10

Определение диаметра трубопровода 10

Определение действительной скорости 10

Определение режима движения воды 10

Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления 11

Определение общих потерь во втором кольце и сравнение их с располагаемым давлением 11

Список литературы 12

Рис.1. Схема двухтрубной отопительной системы

Цель работы

Определение действующих напоров в расчетных кольцах системы. Определение расчетных расходов воды на участках. Подобрать диаметры трубопроводов. Определение потери давления на трение и местные сопротивления. Предусмотреть (если необходимо) гашение излишнего давления.

Исходные данные:

Схема двухтрубной отопительной системы с указанием длин участков трубопроводов и размещения отопительных приборов. (рис.1)

Температура горячей воды t1, °C = 94°C

Температура охлажденной воды t2, °C = 66°C

Тепловая нагрузка на прибор q1 = 5200 ватт

Тепловая нагрузка на прибор q2 = 7100 ватт

Расчет первого кольца

Первое кольцо разбиваем на два участка: 1 и 2.

1 участок К, 1, 2, 3, 7, 8, 9

2 участок 4, 5, 6

Длина первого участка l1=7,1+39,1+1,3+2,9+39,4+1,3=91,1 м

Длина второго участка l2=2,9+1,3+0,9=5,1 м

Определение располагаемого давления

𝑃 = gh(𝜌о − 𝜌г) + ∆𝑃, Па (1)

Где ρохл - плотность охлажденной воды, кг/м3

ρохл =980,45 кг/м3 ( [1]с.10 )

ρгор - плотность горячей воды, кг/м3

ρгор =946,8 кг/м3 ( [1]с.10 )

g – ускорение свободного падения, м/с2

g=9,81 м/с2

h1 – расстояние от центра котла до центра нагревательного прибора, м

h1=2,3 м

∆P – дополнительное давление за счет охлаждения теплоносителя в магистралях и стояках, Па

∆P=294,1995 Па ( [2]с.217 )

𝑃исп = 9,81∗ (980,45 − 946,8) ∗ 2,3 + 294,1995 = 1253,444 Па

Определение расхода воды на участках системы отопления

Q₁ = , /с (2)

Где q₁, q₂ – тепловая нагрузка (мощность)

С – удельная теплоемкость воды, кДж/кг°C

С=4,2 кДж/кг°C

t₁ – температура горячей воды, °C

t₂ – температура охлажденной воды, °C

ρ_ср – средняя плотность, кг/м³

ρ_ср = (3)

ρ_ср = =963,625 кг/м³

Q₁ = =0,1*10^-3 м³/с

Q₂ = , м³/с (4)

Q₂ = = 0,000042 = 0,42*10^-4 м³/с

Определение диаметров трубопроводов



Где V – допустимая скорость движения воды, м/с

V ≤ 0,2 м/с [7. табл 2]

Принимаем V_д = 0,2 м/с

= 0,03 м = 30мм

= 0,02 м = 20мм

Значения округляем до ближайшего стандартного ( [8]с.199 )

d1=32мм

d2=20 мм

Определение действительных скоростей

= м/с (6)

U₁ = 0,123 м/с≤0,2м/с

U₂ = 0,127 м/𝑐≤0,2м/с

Определение режима движения воды

Re= , (7)

Где Re – число Рейнольдса

ν - коэффициент кинематической вязкости жидкости, зависит от температуры и рода жидкости; определяется по средней температуре

, °C

tср= = 80 °C

ν=0,365*10-6 ([4] с.9)

Re = = 10783,5 > 𝑅𝑒_кр = 2320 => режим турбулентный

Re = > 𝑅𝑒_кр = 2320 => режим турбулентный Re_кр – значение числа Рейнольдса, при котором происходит смена режима движения жидкости от ламинарного к турбулентному.

Re_кр=2320

Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления

∆𝑃𝐿 = * * 𝜌_ср

Где λ – коэффициент гидравлического трения

l – длина трубопровода, м

Dо – внутренний диаметр трубопровода, м

𝜆 = 0,11 ^0,25

формула Альтшуля

где Кэ – коэффициент эквивалентной шероховатости трубопровода, мм

Принимаем Кэ=0,25мм [3 с. 32]

𝜆1 = 0,11 ^0,25 = 0,037

𝜆2 = 0,11 ^0,25 = 0,042

∆𝑃𝐿₁ = 0,042 * *963,625=871,57 Па 1уч

∆𝑃𝐿₂ = 0,042 * *963,625=83,22 Па 2уч

Местные потери на участок N1 кольцо 1

Pj = ∑ ζ∗ 𝑉 2 2 ∗ 𝜌_ср , Па (11)

Где P_j – потери давления на местное сопротивление, Па

ξ - коэффициент местного сопротивления [7. с. 450-451]

Pj = ∑ 14,9 ∗ *963,625=108,61 Па

Таблица 1. Местные сопротивления первого участка



Pj = ∑ 5,8 ∗ *963,625=45,07 Па

Таблица 2. Местные сопротивления на втором участке



Определение общих потерь в первом кольце и сравнение с располагаемым давлением

𝑃𝐼 = 𝑃𝐿1+𝑃𝐿2 + 𝑃𝑗1 + 𝑃𝑗2 (12)

𝑃𝐼 = 871,57 + 83,22 + 108,61 + 45,07 = 1108,47 Па

*100% (13)

*100%=11%

Расчет второго кольца

Второе кольцо имеет общий участок с первым 1, 2, 3, … , 8, 9. Поэтому определяем диаметр трубопровода и потери только на 3 участке 10, 11, 12.

l3=1,1+1,4+2,7=5,2м

Расчет ведется аналогично первому кольцу

Определение располагаемого давления

По формуле (1)

𝑃₃ = (980,45 − 946,8) ∗ 9,81 ∗ 4,6 + 294,1995 = 1812,689Па

Определение расхода воды на участке системы

По формуле (4)

= 0,000058 м³/с

Определение диаметра трубопровода

По формуле (5)

𝐷3 = 0,019м = 19мм

d_ст=20мм

Определение действительной скорости

По формуле (6)

𝑈3 = = 0,185 м/с≤0,2м/с

Определение режима движения воды

По формуле (7)

Re = =10136,98 > 𝑅_𝑒кр = 2320 => режим турбулентный

Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления

По формулам (9) и (10)

∆𝑃𝐿 = * ² *963,625=156,5 Па 3уч

𝜆 = ^0,25 = 0,03452

По формуле (11)

Pj = ∑ 6,5 ∗ = 107,19 Па

Таблица 7. Местные сопротивления на 3 участке

Определение общих потерь во втором кольце и сравнение их с располагаемым давлением

По формулам (12) и (13)

𝑃𝐼 = 107,19+147,9+871,57+108,61 = 1235,27

*100%=31,8% >10-15%

Так как невязка больше допустимой (31,7%), то для увеличения потерь давления уменьшаем диаметр труб на 1 сортамент.

Список литературы

1. Справочник проектировщика под редакцией И.Г.Староверова. Внутренние санитарно-технические устройства, ч.I Отопление, водопровод, канализация. Стройиздат, М.,1976

2. Белоусов В.В., Михайлов Ф.С. Основы проектирования систем центрального отопления. М., 1962

3. Справочник по гидравлическим расчетам/ коллектив авторов; под ред. П.Г. Киселева. – 4-е изд., перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издания 1972г. - М.: ЭКОЛИТ, 2011. – 312 с.: ил.

4. Альтшуль А.Д. и др. Гидравлика и аэродинамика: Учеб. для вузов/ А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Ивнов. – М.: Стройиздат, 1987. – 414 с.: ил.

5. ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные.

6. Альтшуль А.Д, Калицун В.И., Майрановский Ф.Г., Пальгунов П.П. Примеры расчетов по гидравлике. Учеб. пособие для вузов. Под ред. Альтшуля А.Д. – М.: Стройиздат, 1977. – 255 с.

7. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. для вузов. – 5-е изд., репринтное. – М.: ООО «БАСТЕТ», 2007. – 480 с: ил.

8. Справочник по теплоснабжению и вентиляции, ч.I, издательство «Будивельник», Киев, 1976