Динамическое давление рд для расчета потерь давления в местных сопротивлениях трубопроводов систем водяного отопления

Скорость движения воды ω, м/с	р д, Па	Скорость движения воды ω, м/с	р д, Па	Скорость движения воды ω, м/с	р д, Па
0,01	0,05	0,28	38,25	0,55	149,09
0,02	0,2	0,29	41,19	0,56
0,03	0,45	0,3	44,13	0,57	159,88
0,04	0,8	0,31	47,08	0,58	165,77
0,05	1,23	0,32	49,99	0,59	170,67
0,06	1,77	0,33	53,93	0,6	176,55
0,07	2,45	0,34	56,88	0,61	183,42
0,08	3,14	0,35	59,82	0,62	189,3
0,09	4,02	0,36	63,74	0,65	207,88
0,1	4,9	0,37	67,67	0,68	227,48
0,11	5,98	0,38	70,61	0,71	248,07
0,12	7,06	0,39	74,53	0,74	268,67
Скорость движения воды ω, м/с	р д, Па	Скорость движения воды ω, м/с	р д, Па	Скорость движения воды ω, м/с	р д, Па
0,13	8,34	0,4	78,45	0,77	291,23
0,14	9,61	0,41	82,37	0,8	314,79
0,15	11,08	0,42	86,3	0,85
0,16	12,56	0,43	91,2	0,9	398,18
0,17	14,24	0,44	95,13	0,95	443,29
0,18	15,89	0,45	99,08		490,3
0,19	17,75	0,46	103,98	1,05	539,4
0,2	19,61	0,47	108,89	1,10	590,2
0,21	21,57	0,48	112,81	1,15	647,2
0,22	23,53	0,49	117,71	1,20	706,1
0,23	26,48	0,5	122,61	1,25	764,9
0,24	28,44	0,51	127,52	1,30	833,6
0,25	30,44	0,52	313,37	1,35	892,4
0,26	33,34	0,53	138,31	1,40	961,1
0,27	36,29	0,54	143,21

Подбор диаметров трубопроводов осуществляют в такой последовательности. По расходу воды G, стараясь по возможности приближаться к величине R_ср выбирают минимальный диаметр D трубопровода, находят действительное значение скорости воды ω и удельной потери давления на трение R.

Для всех участков кольца подсчитывается сумма коэффициентов местных сопротивлений (КМС). Значение КМС определяется по таблице 6.1.

Значения сопротивления трехходовых кранов на проход следует принимать равным 4 для D_у = 15 мм и 3,5 для D_у = 20 мм.

Потери давления в местных сопротивлениях Z, находящиеся на границе двух смежных участков, относят к участку с меньшим расходом теплоносителя.

После определения по каждому участку общей потери давления Rl+Z эти потери суммируются для участков расчетного кольца.

Суммарные потери давления в основном кольце сравниваются с расчетным для этого кольца давлением. Необходимый резерв давления должен быть следующим:

Если А выходит из этих пределов, необходимо изменить диаметр одного - двух участков циркуляционного кольца.

Подбор диаметров стояка, входящего во второе (наиболее короткое циркуляционное кольцо той же ветви), следует производить таким образом, чтобы разница в потерях давления в небольших участках обоих колей составила не более 15 %.

Пример 6.1: Выполним гидравлический расчет основного циркуляционного кольца из легких водопроводных труб, вертикальной однотрубной системы водяного отопления трехэтажного здания, присоединенной через водоструйный элеватор к наружным теплопроводам, при параметрах теплоносителя t ₁ = 150˚С, t _г = 95˚С, t_o = 70˚С. тепловые нагрузки приборов, стояков и участков (Вт), длины участков указаны на схеме (рис. 6.1). Приборы (радиаторы РСВ) установлены у остекления световых проемов, присоединены к стоякам без уток со смещенными обходными участками в третьем этаже (с кранами КРТ), с осевыми замыкающими участками во втором и со смещенными замыкающими участками в первом (с кранами КРП) этаже.

Основное циркуляционное кольцо выбираем при тупиковом движении воды в магистралях через стояк 2; длина кольца 56 м (принимая, что правая ветвь системы значительно длиннее левой). Расчетное циркуляционное давление,пренебрегая Δр_{е­ т р} , , Па, принимая Па Δр_е­пр вычисляется

при расходе воды в стояке

кг/ч.

Средняя удельная линейная потеря давления по формуле

Па/м. Она является ориентиром для выбора параметров трубопроводных участков.

Циркуляционное кольцо разбивается на расчетные участки, по каждому расчетному участку определяется нагрузки в Вт и кг/час, а затем по табл. 6.3 подбирается диаметры, скорости, потери линейные и местные

Результаты гидравлического расчета представлены в табл.6.4

Таблица 6.4 - Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца вертикальной однотрубной системы водяного отопления

Данные на схеме	Принято
участок	Q, Вт	G, кг/ч	l, м	Dу, мм	ω, м/с	R, Па/м	Rl, Па		Z, Па	Rl + Z, Па
			15,0		0,355			2,0
			5,0		0,38			11,9
			14,0		0,245			15,35
	-		0,5		0,16			2,3
			3,0		0,245			0,8
	-		0,5		0,12			7,4
			6,5		0,245			6,4
			9,0		0,23			10,5
			2,0		0,355			1,0
	-	907,5	0,5		0,42			1,2
Σ l = 56,0	Σ Rl = 3993	ΣZ = 2143

Примечание: 1. Расход воды на участке 4 при α = 0,33 (коэффициент затекания) кг/ч; 2. Расход воды на участке 6 при α = 0,5. кг/ч; 3. Расход воды на участке 10 определяется следующим образом:

кг/ч.

Проверим правильность выбора коэффициентов затекания воды в приборы по формуле:

Сопротивление замыкающего участка S_е на втором этаже

;

на первом этаже .

h_пр = 0,5 – высота прибора (м).

Таблица 6.5 – Значение β, кг/(м³·˚С)

t г – tо	β	t г – tо	β
85-65	0,6	115 - 70	0,68
95 - 70	0,64	130 - 70	0,72
105 - 70	0,66	150 - 70	0,76

Так как полученные S_е меньше предельных, указанных в табл. 10.11 справочника [3], то коэффициенты затекания воды α могут быть оставлены без изменения.

Запас давления в основном циркуляционном кольце

%< 10 %

При расчете приняты следующие значения коэффициентов местных сопротивлений на участках (см. табл. 6.1 и табл. II.3 справочника [3]), причем для смежных участков местное сопротивление тройника отнесено к участку с меньшей тепловой нагрузкой.

Участок 1: задвижка Dу 40	0,5
отводы Dу 32, 3 шт.	0,5· 3 =1,5
Участок 2: тройник на расстоянии при	10,1
кран пробочный проходной Dу 20	1,8
Участок 3: тройник на проходе при	4,8
воздухосборник	1,5
отводы Dу 15, 4 шт.	0,8 · 4 =3,2
тройник на проходе	0,7
радиатор РСВ при Dу 15	0,75
кран трехходовой Dу 15 при проходе	4,4
Участок 4: тройник на проходе при
Участок 5: отводы Dу 15
Участок 6: тройник на ответвлении при и делении потока	5,4
то же, при слиянии потоков	2,0
Участок 7: отводы Dу 15, 2 шт.	0,8 · 2 =1,6
тройник на проходе при	4,8
Участок 8: отводы Dу 25, 2 шт.	0,5 · 2 =1,0
кран пробочный проходной Dу 25	1,7
отводы Dу 15, 4 шт.	0,8 · 4 =3,2
тройник на противотоке при	7,8
Участок 9: отводы Dу 32	0,5
задвижка Dу 40	0,5
Участок 10: тройник на ответвлении при и делении потока

Пример 6.2: Определим располагаемое циркуляционное давление и среднюю удельную потерю давления для гидравлического расчета второстепенного циркуляционного кольца однотрубной системы, изображенной на рис.6.1.

Гидравлический расчет второстепенного кольца, через стояк 1 сводится в данном случае к расчету самого стояка 1. располагаемое циркуляционное давление для расчета стояка 1 определяется по формуле:

Па,

где Ошибка! Ошибка связи. Па.

Среднее значение линейной потери давления R_ср вычисляем по формуле при м:

Па/м.

В результате гидравлического расчета аналогично расчету в примере 6.1 определим d_ст = 20 мм, d_з.у = d­_подв = 15 мм.

Пример 6.3: Выполним гидравлический расчет малого циркуляционного кольца отопительного прибора на втором этаже в стояке 2 рассмотренном в примере 6.1 однотрубной системы отопления (рис. 6.2). Расход воды в стояке G_ст = 180 кг/ч.

Располагаемое циркуляционное давление в малом кольце при движении воды сверху вниз определим по формуле:

Па,

где Па.

где - потери в замыкающем участке, известные из гидравлического расчета стояка;

Р_еmax – естественное циркуляционное давление малого кольца.

Коэффициент затекания воды в прибор будет следующим α = 0,33;

Па.

Принимая , определим разность температур

˚С

Результаты гидравлического расчета вносим в табл. 6.6.

Таблица 6.6 - Гидравлический расчет подводок к

отопительному прибору на втором этаже (сток 2)

участок	Q, Вт	G, кг/ч	l, м	Dу, мм	ω, м/с	R, Па/м	Rl, Па		Z, Па	Rl + Z, Па
	-				0,081			14,6

Значение коэффициентов местных сопротивлений возьмем из табл. 7:

Тройник на ответвлении при α = 0,33 и делении потока	11,1
то же, при слиянии потоков	-1,65
Радиатор РСВ при Dу 15	0,75
Кран КРП Dу 15	4,4

Получено .

Следовательно, действительный коэффициент затекания воды будет несколько больше принятого при расчете. Неувязка не превышает 15 %, поэтому расчет оставляем без изменения.

Пример 6.4: Выполним гидравлический расчет основного циркуляционного кольца насосной (элеваторной) двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой и попутным движением воды в магистралях из труб по ГОСТ 10704-76* (рис.6.3) при расчетной температуре воды t _г = 95 ºС, t_о = 70 ºС. Отопительные приборы – стальные панельные радиаторы РСГ-2, размещенные у остекления световых проемов.

Насосное циркуляционное давление, передаваемое в систему через элеватор, составляет Δр_н = 10 кПа.

Выбираем основное циркуляционное кольцо через один из средних стояков VII и отопительный прибор на первом этаже.

Вычисляем по формулам и расчетное циркуляционное давление, заменяя и принимая β =0,64 кг/(м³·˚С) по табл. 6.5 и h ₁ = 2,8 м получим:

Па.

Определяем среднее ориентировочное значение удельной линейной потери давления

Па/м.

Заполним в расчетном бланке (табл. 6.7) первые четыре колонки, беря показатели со схемы системы (рис. 6.3) и вычислим расход воды на участках G_уч по формуле при β ₁=1,06 и β ₂=1,10. Общая длина участков основного циркуляционного кольца 123,7 м.

По расходу воды на участках выбираем диаметр труб D_у, ориентируясь на значение R_ср, записываем в таблицу скорость движения воды ω и действительные значения удельной линейной потери давления R. Затем вычисляем линейные потери давления на участках Rl.

Первоначальный запас %.

После уменьшения диаметра участка 17 запас циркуляционного давления в системе

%.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участках магистралей и стояка найдена и для системы в примере 6.2; например, для подводок к радиатору (участок 10) она составляет:

крестовина на ответвлении при давлении потока при и	15,3
Кран двойной регулировки Dу 15 мм	14,0
Радиатор РСГ-2 при Dу 15 мм	1,2
Крестовина на ответвлении при слиянии потоков при	-2,4

В результате расчета для полученного равенства потребовалось уменьшить диаметр участка 17 (устаревшие данные в табл. 6.4 заключены в скобках), так как первоначально был получен запас циркуляционного давления (20 %), значительно превышающий 10 %.

Пример 6.5: Выполним гидравлический расчет двух второстепенных циркуляционных колец системы отопления по условиям примера 6.2 и построим эпюру циркуляционного давления в ее магистралях.

Выбираем вначале второстепенное циркуляционное кольцо через ближний к тепловому пункту стояк 1 (рис. 6.3) и отопительный прибор на первом этаже.

Располагаемое циркуляционное давление для гидравлического расчета не общих участков, параллельно соединенных с участками основного циркуляционного кольца, т.е. еще не рассчитанных участков 19-26, определяем путь сложения известных потерь давления на участках от 3 до 11:

Па.

Находим R_ср:

Па/м,

и расчет потерь давления на участках 19-26 заносим в табл. 6.8

Таблица 6.8 - Гидравлический расчет второстепенного циркуляционного кольца через стояк I двухтрубной системы отопления

участок	Данные на схеме	Принято	Разница Rl + Z, Па
Q, Вт	G, кг/ч	l, м	Dу, мм	ω, м/с	R, Па/м	Rl, Па		Z, Па	Rl +Z, Па
			1,8		0,24			8,4
			3,0		0,081			28,1
			9,4		0,24			6,9
			8,0		0,305			1,5
			8,0		0,31			1,2
			6,0		0,26			0,7
			12,0		0,33			1,0
			12,0		0,39			1,0
	Σ l = 60,2	Σ (Rl +Z)=3017

Невязка %, что допустимо.

Затем выбираем второстепенное циркуляционное кольцо через наиболее удаленный от теплового пункта стояк XI и прибор на первом этаже.

Располагаемое циркуляционное давление для гидравлического расчета не общих участков (еще не рассчитанных) этого кольца определяем, как и ранее, путем сложения уже известных потерь давления от 9 до 15 участков основного кольца

Па.

Вычисляем R_ср:

Па/м,

и расчет потерь давления на участках 27-32 заносим в табл. 6.9

Таблица 6.9 - Гидравлический расчет второстепенного циркуляционного кольца через стояк XI двухтрубной системы отопления

участок	Данные на схеме	Принято	Разница Rl + Z, Па
Q, Вт	G, кг/ч	l, м	Dу, мм	ω, м/с	R, Па/м	Rl, Па		Z, Па	Rl +Z, Па
			6,0	(50)	(0,26) 0,42	(20)	(120)	(0,2) 0,2	(7)	(127)	+310
			8,0		0,45			0,3
			(8,0) 4,0 4,0	(25)	(0,45) 0,305 0,45	(131)	(1048)	(0,3) 0,3 -	(30) -	(1078) 206	-318
			9,8		0,24			4,4
			3,0		0,091			28,1
			1,4		0,24			8,4
	Σ l = 36,2	Σ (Rl +Z)=2881	-8

Невязка %.

На рис. 6.4 представлена эпюра циркуляционного давления в магистралях системы отопления, построенная на основании гидравлического расчета трех циркуляционных колец прибора на первом этаже ближнего I, среднего VII и дальнего XI стояков. На рисунке отмечены запас А циркуляционного давления в основном кольце (ОК) системы и неувязки Б (-0,7%) и В (0), полученные при расчете не общих участков второстепенных колец соответственно через стояки I – XI.

Из эпюры видно, что разность давления во всех промежуточных стояках обеспечивают необходимое направление движения теплоносителя. Однако для стояков VIII и особенно IX разности давления в падающей и обратной магистралях слишком велики (по сравнению с разностями в расчетных стояках). Для уменьшения разностей давления изменяем диаметр участков 27 и 29 (см. табл. 6.6, где устаревшие числа заключены в скобки), причем участок 29 составлен их труб D_у 32 мм (l ₁ = 4,0 м) и D_у 25 мм (l ₂ = 4,0 м). Окончательная линия изменения давления в подающей магистрали между стояками VII и X показана на рис. 6.4 пунктиром. Неувязка после изменения диаметров участков 27 и 29 составляет

%.

При гидравлическом расчете вертикальной двухтрубной системы отопления после основного и второстепенных циркуляционных колей через отопительные приборы на нижнем этаже дополнительно рассчитывают стояки. Расчет стояков двухтрубной системы сводится к выбору диаметра труб с увязкой потерь давления на параллельно соединенных участках, так как общие участки циркуляционных колец уже рассчитаны. При этом учитывается изменение естественного циркуляционного давления для приборов, размещенных на различных этажах.

На рис. 6.5 изображены двухтрубные стояки систем с верхней (рис. 6.5, а) и нижней (рис. 6.5, б) разводками. Двойными линиями отмечены участки (Q ₂> Q ₁), потери давления, на которых известны из предшествующего расчета циркуляционных колец через приборы на первом этаже. Располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных (не общих) участков, обеспечивающих теплоносителем приборы на втором этаже, параллельно соединенных с рассчитанными участками, составит:

При верхней разводке ;

При нижней разводке ,

где h ₂ – вертикальное расстояние между центрами охлаждения воды в отопительных приборах на втором и первом этажах.

Вторые слагаемые учитывают дополнительное естественное циркуляционное давление за счет потерь давления на участке l. С другой стороны, расчетных участков в стояках при нижней разводке больше (три участка - о, р и r между точками А и Б на рис. 6.5, б – пусть Q ₃> Q ₄), чем при верхней (два участка - р и r между точками А и Б на рис. 6.5, а). Следовательно, увязка располагаемого и потерянного давления в стояках системы с нижней разводкой вполне достижима и система поэтому работает более устойчиво. Этим объясняется то, что при насосной циркуляции воды в многоэтажных зданиях применяется если не однотрубные, то двухтрубные системы с нижней разводкой, а двухтрубные системы с верхней подающей магистралью используются ограниченно – лишь в малоэтажных зданиях.

Дата добавления: 2015-08-05