Инженерное-обеспечение. Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция

• Название: Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция
• Дата: 23.04.2023
• Размер: 6.31 Mb.
• Имя файла: Инженерное-обеспечение.doc
• Тип: Учебное пособие; #1083653
• страница: 7 из 16

Гидравлический расчет системы отопления

Номер участка	Q1, Вт	QУЧ, Вт	G, кг/ч	L, м	d, мм	V, м/с	R, Па/м	RL, Па		PV, Па	Z, Па	RL + Z, Па
Расчёт участков большого кольца
1–2	39720	42103	1037	5,0	25	0,52	195	975	6,5	132	858	1833
2–3	19860	21052	518	4,5	25	0,42	180	810	1,5	86	129	939
3–4	8350	8851	218	6,0	20	0,21	70	420	1,0	22	22	442
4–5	5190	5501	135	3,0	15	0,2	80	240	0,5	20	10	250
5–6	5190	5501	135	16,8	15	0,2	80	1080	33,7	20	674	1754
6–7	5190	5501	135	3,0	15	0,2	80	240	0,5	20	10	250
7–8	8350	8851	218	6,0	20	0,21	70	420	1,5	22	33	453
8–9	19860	21052	518	4,5	25	0,42	180	810	1,5	86	129	939
9–10	39720	42103	1037	5,0	25	0,52	195	975	6,5	132	858	1833
Итого												8693

Для иллюстрации приводится последовательность действий при расчёте участка 1–2. Тепловая нагрузка этого участка равна теплопотерям всего здания: Q₁ = 39720 Вт; по прил. 10 назначаются коэффициенты условий работы приборов: ₁ = 1,04, ₂ = 1,02:

• 
  Q_уч определяется по формуле (2.1):
  

Q_уч= 39720 ∙ 1,02 ∙ 1,04 = 42103 Вт;

• 
  расход теплоносителя G определяется по формуле (2.12):
  

G_уч = = 1037 кг/ч.

Для назначения диаметров определяется среднее значение удельных потерь давления по формуле (2.13):

R_ср  142 Па/м.

По определённым значениям R_ср и G_уч по номограмме (см. прил. 8) назначается диаметр участка d = 25 мм, определяются параметры: R = 195 Па/м; V = 0,52 м/с и Р_ = 132 Па. Удельные потери давления на трение R при назначенном диаметре будут существенно больше, чем R_ср. Это потребует на последующих расчетных участках назначить диаметры, дающие значения R меньше, чем R_ср. Далее определяются потери давления по длине на этом участке:

RL = 195 ∙ 5,0 = 975 Па.

На участке 1–2 учтены местные сопротивления: вентиль, тройник на проход для осуществления сброса воды, два отвода (поворота на 90°), тройник на поворот во впередилежащую точку 2. Коэффициенты местных сопротивлений определяют по прил. 11 и заносятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Описание местных сопротивлений в системе отопления

Номер участка	Диаметр d, мм	Местное сопротивление	Обозначение на схеме	Коэффициент местного сопротивления 	 
1–2	25	Вентиль		3	6,5
		Тройник на проходе		1
		2 отвода 90°		20,5
		Тройник на ответвлении		1,5

Окончание табл. 2.2

Номер участка	Диаметр d, мм	Местное сопротивление	Обозначение на схеме	Коэффициент местного сопротивления 	 
2–3	25	Тройник на ответвлении		1,5	1,5
3–4	20	Тройник на проходе		1	1,0
4–5	15	Отвод 90°		0,5	0,5
5–6	15	2 проходных крана		24	33,7
		2 тройника на проходе		21
		3 радиаторных узла с движением воды снизу вверх, d = 15 – 15 – 15		5,13
		3 радиаторных узла с движением воды сверху вниз, d = 15 – 15 – 15	То же	2,83
6–7	15	Отвод 90°		0,5	0,5
7–8	25	Тройник на ответвлении		1,5	1,5
8–9	25	Тройник на ответвлении		1,5	1,5
9–10	25	Тройник на ответвлении		1,5	6,5
		Вентиль		3
		Тройник на проходе		1
		2 отвода 90°		20,5

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке составила  = 6,5. На последующих участках подающей магистрали учитываются впередилежащие по ходу воды местные сопротивления, на обратной магистрали – лежащие сзади.

В итоге потери напора в большом кольце составляют 8693 Па, что не превышает расчетного циркуляционного давления Р_р = 11018Па, запас давления составляет 21 %.

Таким образом, работоспособность большого кольца системы отопления при назначенных диаметрах в заданных условиях обеспечена.

Пример 2.2. Конструирование и расчет системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией.

Исходные данные: чердачное жилое здание повышенной комфортности с теплопотерями помещений (см. пример 2.1). В качестве источника теплоснабжения используется тепловая сеть с температурой теплоносителя воды 130/70 °С. Система отопления здания подключается к системе теплоснабжения через теплообменник (водонагреватель).

Решение. В здании принимается однотрубная система водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией с температурой теплоносителя 85/60 °С. Тепловой узел с водонагревателем размещен в подвале здания, главный стояк – в углу лестничной клетки, подающие магистрали проложены на чердаке на расстоянии 1 м от наружных стен, с уклоном 0,003 в сторону стояков. В верхней точке системы, вблизи главного стояка, для компенсации температурных расширений воды предусмотрен расширительный бак. Циркуляционные магистрали монтируются в подвале непосредственно вдоль наружных стен, с уклоном 0,003 в сторону ввода.

Стояки проложены открыто, в том числе в двух углах здания. Нагревательные приборы размещены так же, как и в примере 2.1. В угловых стояках предусмотрено двухстороннее присоединение нагревательных приборов, в остальных – одностороннее. В узлах присоединения нагревательных приборов к стоякам предусмотрены терморегулирующие проходные краны с термостатической головкой.

В качестве нагревательных приборов использованы чугунные секционные радиаторы МС-140-108. Для опорожнения стояков в их нижней части и верхней точке предусмотрены тройники с пробковыми кранами на ответвлении.

Лестничная клетка оборудуется самостоятельным стояком с одним нагревательным прибором, присоединенным по проточной схеме.

Трассировка трубопроводов в подвале и на чердаке и их аксонометрическая схема представлены на рис. 2.11, 2.12, 2.13.

В качестве расчетного кольца выбрано кольцо, проходящее через стояк 1. На этом стояке предусмотрено двустороннее присоединение нагревательных приборов, при этом тепловая нагрузка между приборами, находящимися в одной комнате, делится поровну. Для определения циркуляционного давления в большом кольце, проходящем через стояк 1, по формуле (2.7) вычисляются температуры воды на характерных промежуточных участках. При этом считается, что остывание воды происходит только в нагревательных приборах, а падение температуры в стояке составляет 25 °С:

t₁ = 85 – 1980 ∙ 25 / 5190 = 75,5 °С; t₂ = 85 – 3300 ∙ 25 / 5190 = 69,1 °С.

Соответствующие плотности воды определяются по прил. 7:

_г = 968,6 кг/м³; _о = 983,24 кг/м³; ₁ = 974,5 кг/м³; ₂ = 978,2 кг/м³.



Рис. 2.11. План подвала (к примеру 2.2)



Рис. 2.12. План чердака (к примеру 2.2)



Рис. 2.13. Расчетная схема большого кольца однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и циркуляцией за счет перепада давлений в тепловой сети (к примеру 2.2)

Положение центра водонагревателя назначается на 0,6 м выше пола подвала, т.е. расстояние от центра водонагревателя до центра прибора 1-го этажа составит 2,5 м. По формуле (2.6) определяется циркуляционное давление вследствие остывания воды в приборах:

Р_{е. пр} = 9,81 ∙ 2,5 (983,2 – 968,6) + 9,81 ∙ 2,8 (978,2 – 968,6) + + 9,81 ∙ 2,8 (974,5 – 968,6) = 783,9 Па.

В соответствии с верхней разводкой величина циркулярного давления вследствие остывания воды в трубах принимается 150 Па, по формулам (2.2) и (2.3) определяется естественное циркуляционное давление в расчетном кольце:

Р_р = Р_е = 783,9 + 150 = 933,9 Па.

Далее выполняется расчетная аксонометрическая схема большого циркуляционного кольца, обозначаются расчетные участки (рис. 2.13). Расчетный стояк рассматривается как один участок.

Среднее значение удельных потерь давления определяется по формуле (2.12):

R =_ср =9 8, Па/м.

Методика дальнейших расчетов аналогична методике расчета, представленной в примере 2.1. Результаты представлены в табличной форме

(табл. 2.3, 2.4).

Таблица 2.3

Таблица гидравлического расчета системы отопления (к примеру 2.2)

№ участка	Q1, Вт	QУЧ, Вт	G, кг/ч	L, м	d, мм	V, м/с	R, Па/м	RL, Па		PV, Па	Z, Па	RL+Z, Па
	Расчёт участков большого кольца
1–2	39720	42103	1452	17	50	0,18	13	221	5,0	16	80	301
2–3	19860	21052	726	4,5	50	0,12	4,2	19	1,5	7	11	30
3–4	8350	8851	305	6	40	0,08	3	18	1,0	3	3	21
4–5	5190	5501	190	3	25	0,12	13	39	0,5	7	4	43
5–5′	5190	5501	190	10,5	25	0,12	13	136	12	7	84	220
5′–4′	5190	5501	190	3	25	0,12	13	39	0,5	7	4	43
4′–3′	8350	8851	305	6	40	0,1	3	18	1,5	3	4	22
3′–2′	19860	21052	726	4,5	50	0,12	4,2	19	1,5	7	11	30
2′–1′	3972	42103	1452	5	50	0,18	13	65	3,5	16	56	121
Итого												831

Таблица 2.4 Описание местных сопротивлений в системе отопления (к примеру 2.2)

Номер участка	Диаметр d, мм	Местное сопротивление	Обозначение на схеме	Коэффициент местного сопротивления 	 
1–2	50	Задвижка		0,5	5,0
		4 отвода 90°		0,54
		Тройник на ответвлении		1,5
		Тройник на проходе		1

Окончание табл. 2.4

Номер участка	Диаметр d, мм	Местное сопротивление	Обозначение на схеме	Коэффициент местного сопротивления 	 
2–3	50	Тройник на ответвлении		1,5	1,5
3–4	40	Тройник на проходе		1	1,0
4–5	25	Отвод 90°		0,5	0,5
5–5′	25	2 проходных крана		22	12,0
		2 тройника на проходе		12
		3 радиаторных узла
		с движением воды сверху вниз, d = 25 – 20– 20		2,03
5′–4′	25	Отвод 90°		0,5	0,5
4′–3′	40	Тройник на проходе		1	1,5
3′–2′	50	Тройник на ответвлении		1,5	1,5
2′–1′	50	Тройник на ответвлении		1,5	3,5
		1 отвод 90°		0,5
		Задвижка		0,5
		Тройник на проходе		1

На участках подающей магистрали учитываются впередилежащие по ходу воды местные сопротивления, на обратной магистрали – лежащие сзади.

В итоге потери давления в большом кольце составили 831 Па, что меньше естественного циркуляционного давления в расчетном кольце, составляющего Р_р = 933,9 Па. Запас давления 11 %. Следовательно, запроектированная система отопления работоспособна.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. 
   Какие теплоносители могут использоваться в системах отопления зданий?
   
2. 
   Какие факторы учитываются при назначении параметров теплоносителя в системе отопления здания?
   
3. 
   Как назначается (определяется) расчетное циркуляционное давление?
   
4. 
   В каких случаях следует учитывать естественное циркуляционное давление от остывания воды в трубопроводах?
   
5. 
   Какие факторы влияют на величину потерь напора в циркуляцио нных кольцах?
   
6. 
   В чем заключается увязка большого и малого циркуляционных колец?
   
7. 
   Как обеспечивается циркуляция теплоносителя в системе водяного отопления?
   
8. 
   Как рассчитываются потери напора в циркуляционных кольцах системы водяного отопления?
   
9. 
   Какие местные сопротивления следует учитывать при гидравлическом расчете системы водяного отопления?
   
10. 
    Какие варианты присоединения нагревательных приборов к стоякам могут использоваться в различных случаях?
    
11. 
    В чем заключаются достоинства и недостатки верхней и нижней разводок системы отопления?
    
12. 
    Какие трубы могут использоваться в системах водяного отопления?
    
13. 
    Какая запорная арматура может использоваться в системах водяного отопления?
    
14. 
    Укажите места обязательной установки запорной арматуры в системах водяного отопления.
    
15. 
    Какие функции в системе водяного отопления выполняет гидроэлеватор?
    
16. 
    Как определяются расчетные расходы теплоносителя воды на различных участках системы отопления?
    
17. 
    Как температура воды на участках стояка влияет на величину естественного циркуляционного давления?
    
18. 
    В чем заключаются достоинства и недостатки труб из различных материалов?
    
19. 
    Какие функции в системах водяного отопления выполняют расширительные сосуды?
    
20. 
    В каких случаях и где в системах водяного отопления допускается использование диафрагм?
    
21. 
    Откуда в системах водяного отопления появляется воздух? Почему следует предусматривать установку устройств для его удаления?
    
22. 
    Какие устройства для удаления воздуха могут использоваться в системах водяного отопления?
    
23. 
    Каким образом в системах водяного отопления с нижней разводкой производится компенсация температурных изменений объема теплоносителя?
    
24. 
    В каких случаях в системах водяного отопления не требуется компенсация температурных изменений объема теплоносителя?
    
25. 
    Какие функции в системе водяного отопления выполняет циркуляционный насос и где он размещается?
    
26. 
    Как осуществляется регулирование теплоотдачи отдельных нагревательных приборов в системах водяного отопления?
    
27. 
    Каким образом нагревательные приборы отдают тепловую энергию внутреннему воздуху помещений?
    
28. 
    Как учитываются требования к микроклимату помещений при выборе типа нагревательных приборов?
    
29. 
    Назовите достоинства и недостатки различных нагревательных приборов и области их применения.