Гидравлический расчет системы отопления

Цель гидравлического расчета системы отопления является подбор оптимальных диаметров трубопроводов.

Система отопления проектируется двухтрубная с нижней разводкой с попутным движением теплоносителя.

Основное циркуляционное кольцо выбирается через наиболее нагруженный из удаленных стояков – через стояк №4. К основному циркуляционному кольцу подсоединяются горизонтальные ветви, для разводки по помещениям.

Расход теплоносителя в системе, ветви или стояке системы отопления определяется по формуле:

(1.10)

где åQ – расчетный тепловой поток, Вт, обеспечиваемый теплоносителем системы ветви или стояка;

с – удельная теплоемкость воды, равная 4.2

Dt – разность температур, °С, теплоносителя на входе и выходе из системы ветви или стояка; в двухтрубной системе Dt = const = 75 – 55 = 20 °С;

В двухтрубной системе отопления расчетное циркуляционное давление определяется по формуле:

DР_р = DР_н + 0.4 DР_е, Па, (1.11)

где DР_н – давление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе; Па;

DР_е – естественное циркуляционное давление, Па:

DР_е = DР_{е. пр} + DР_{е. тр}, (1.12)

где DР_е.пр – естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения теплоносителя в приборе, Па;

DР_е.тр - естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения теплоносителя в трубах, Па, так как система с нижней разводкой то величиной DР_{е. тр.} пренебрегаем;

Естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения теплоносителя в приборе, Па определяется по следующей формуле:

DР_{е. пр} = b g h1 (t_г- t_о), (1.13)

где b - среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1 °С, равное 0.64 кг/(м³°С);

g – ускорение свободного падения, равное 9.81 м/с²;

h₁ – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в ветви или отопительном приборе на нижнем этаже и нагревания в системе, м;

t_г – температура воды в подающей магистрали, °С;

t_о – температура воды в обратной магистрали, °С.

При выборе диаметра труб в циркуляционном кольце исходят из принятого расхода воды и среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления R_ср, Па/м, определяемого по формуле:

(1.14)

где ål – общая длина последовательно соединенных участков, составляющих основное циркуляционное кольцо, м;

Считается, что потери давления на трение составляют 65% DРр.

Предварительно вычисляют расход воды на каждом участке. Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяют отдельно по следующей формуле:

(1.15)

где l - коэффициент гидравлического трения, определяется по формуле Альтшуля:

(1.16)

где r - плотность воды, кг/м³;

w - скорость воды, м/с;

V - коэффициент местного сопротивления;

d_в – расчетный диаметр трубопровода, м;

l_уч – длина расчетного участка, м;

R_lуч – удельные потери давления на трение, Па;

Z – потери давления на местные сопротивления, Па.

Зная величину R_ср и расход теплоносителя на участке, находим условный диаметр трубы и скорость движения воды. Уточняем величину R_р потерь давления на трение и умножая на длину участка получаем потери давления на трение на расчетном участке. Затем определяем на каждом участке сумму коэффициентов местных сопротивлений и рассчитываем потери давления в местных сопротивлениях. Суммарные потери давления на всех участках главного циркуляционного кольца å(RL + Z) сравниваем с величиной расчетного располагаемого давления в системе отопления. Расхождение между ними при тупиковом движении теплоносителя не должно превышать 15 %.

Расчет ответвлений производим аналогично по расчету главного циркуляционного кольца. Для увязки давления в ответвлениях устанавливаем автоматические балансировочные клапаны. Выбираем автоматические балансировочные клапаны типа ASV фирмы «Данфосс». ASV обеспечивает оптимальное распределение теплоносителя по стоякам системы отопления и её нормальное функционирование. Выбор регулирующего клапана осуществляется по диаметру трубопровода.

Естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения теплоносителя в приборе составит

DР_{е. пр} = 0.64 · 9.81 · (2) · (75 - 55) = 315Па.< 10%DР_р, пренебрегаем.

Тогда давление создаваемое насосом составит:

DР_н = DР_р = 4000 Па.

Перечень коэффициентов местных сопротивлений для главного циркуляционного кольца.

Участок 1.
- отвод 1 шт.	z = 0,8;
- вентиль 1 шт.	z = 6,7;
Участок 2.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 3.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 4.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 5.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 6.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
- сужение	z = 0,2;
Участок 7.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 8.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 9.
- тройник на проход 1 шт.	z = 3,5;
- сужение	z = 0,2;
Участок 10.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
- отвод 1 шт.	z = 0,8;
Участок 11.
- тройник на проход 1 шт.	z = 3,0;
Участок 12.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 13.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 14.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
- сужение	z = 0,2;
Участок 15.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 16.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,4;
- сужение	z = 0,2;
Участок 17.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 18.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 19.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 20.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 21.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 22.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 23.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,4;
- расширение	z = 0,2;
Участок 24.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 25.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
- сужение	z = 0,2;
Участок 26.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 27.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
- сужение	z = 0,2;
Участок 28.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 29.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 30.
- тройник на проход 1 шт.	z = 3,5;
- сужение	z = 0,2;
Участок 31.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
Участок 32.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 33.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
- сужение	z = 0,2;
Участок 34.
- тройник на проход 1 шт.	z = 2,5;
- сужение	z = 0,2;
Участок 35.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 36.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 37.
- тройник на проход 1 шт.	z = 1,0;
Участок 38.
- отвод 1 шт.	z = 0,8;
- вентиль 1 шт.	z = 6,7;

Коэффициенты местных сопротивлений остальных участков системы отопления определены аналогично.

Гидравлический расчет системы отопления сведен в таблицу 1.6

Таблица 1.6 - Гидравлический расчёт системы отопления

Дата добавления: 2015-08-13