Пренебрегая различием в Wнаг и Wвс, hнаг и hвс

Практически циркуляционное давление насоса считают равным разности гидростатического давления в нагнетательном и всасывающем патрубках

На практике пользуются расходом воды, перемещаемым в течение 1 ч. И общий расход воды в системе

Для циркуляционного насоса, включенного в магистраль, расход перемещаемой воды Gн равен расходу воды в системе отопления Gc, т. е.

Циркуляционный насос включают, как правило, в обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой. Вообще же для создания циркуляции воды в замкнутых кольцах местоположение циркуляционного насоса безразлично. При необходимости несколько понизить гидростатическое давление в теплообменнике или котле насос может быть включен и в подающую магистраль системы отопления, если, конечно, его конструкция рассчитана на перемещение более горячей воды.

Мощность циркуляционного насоса определяется количеством перемещаемой воды и развиваемым при этом давлением.

Количество воды, подаваемой насосом за данный промежуток времени, отнесенное к этому промежутку (обычно к 1 ч), называют подачей насоса Lн, м³/ч. В технике отопления объемную подачу насосом горячей воды заменяют массовым расходом Gн, не зависящим от температуры воды,

Gн=ρLн (6.1)

Gн=Gс (6.2)

Общий расход воды Gc, кг/с, составляет

(6.3)

где Qc—тепловая мощность системы отопления,Вт; с— удельная массовая теплоемкость воды, Дж/(кг°С); tг и tо - расчетная тем­пература подающей и обратной воды в системе отопления, °С.

Gс, кг/ч, определяют по преобразованной формуле (6.3)

[при с=4187 Дж/(кг.°С)]

Gc=0,86Qc/(tг-to). (6,3а)

Циркуляционным давлением насоса называют создаваемое насосом повышение давления в потоке воды, необходимое для преодоления сопротивления ее движению в системе отопления, в которую он включен. Циркуляционное давление насоса обозначают ∆Рн и выражают в ньютонах на квадратный метр (Н/м²) или, короче, в паскалях (Па). В отличие от циркуляционного давления напор насоса обозначают буквой Н и выражают в метрах (м). Численно циркуляционное давление как удельная энергия, сообщаемая насосом воде в системе отопления (отнесенная к единице объема, перемещаемого в 1 с), равняется разности полного гидравлического давления при выходе воды из нагнетательного патрубка и при входе во всасывающий патрубок насоса

(6.4)

где Рнаг, Рвс — гидростатическое давление в потоке воды, Па;

Wнаг, Wвс — скорость потока воды, м/с; hнаг-hвс — разность уровней выхода и входа воды в насос, м (индекс «наг» относится к нагнетательному, индекс «вс» — к всасывающему патрубку насоса).

∆Рн=Рнаг-Рвс (6.4а)

Возможны три случая определения необходимого значения ∆Рн.

В вертикальной системе насосного водяного отопления всегда действует, помимо давления, создаваемого насосом, естественное циркуляционное давление (∆Ре). Следовательно, если потери давления при циркуляции воды в системе известны (обозначим их ∆Рс), то необходимое цир­куляционное давление насоса ∆Рн должно составить

∆Рн=∆Рс-∆Ре (6.5)

В этом первом случае определения значения ∆Рн по формуле (6,5) потери давления при циркуляции воды в системе отопления ∆Рс получают из гидравлического расчета. Как известно, потери зависят от скорости движения воды в трубах, для которой существует предел повышения» связанный с экономическим и акустическим ограничениями.

Экономия капитальных вложений в систему, связанная с уменьшением диаметра труб при повышении скорости, целесообразна до определенного предела (около 1,5 м/с в жилых зданиях) — пока она перекрывает увеличение эксплуатационных затрат на электроэнергию, расходуемую насосом.

Акустическое ограничение скорости связано с возникно­вением шума при движении воды через арматуру систем отопления, недопустимого во многих зданиях по их назначению (например, в жилых зданиях). Поэтому в СНиП установлена предельно допустимая скорость движения воды в трубах систем отопления, связанная в назначением здания и видом применяемой в системе арматуры.

Следовательно, проводя гидравлический расчет при скорости движения воды в трубах, равной или близкой к предельно допустимой, можно получить бесшумную, достаточно экономную по капитальным затратам систему. Затем, определив потери давления в ней (включая потери в трубах и оборудование теплового пункта), найти значение ∆Рн по формуле (6.5).

Во втором случае значение ∆Рн можно получить, заранее выбрав типоразмер насоса. Тогда, добавив к нему естест­венное циркуляционное давление ∆Ре, определяют исходное значение циркуляционного давления для проведения гидравлического расчета.

Возможен и третий случай, относящийся к зависимым схемам присоединения систем отопления. В этом случае значение ∆Р, фактически задается как разность давления в наружных теплопроводах в месте ввода их в здание.

Здесь, в частности, возможно присоединение системы к наружным теплопроводам через водоструйный элеватор. Тогда ∆Рн определяют формуле (6.20). В практических расчетах для выбора значения ∆Рн, Па, часто используют соотношение

∆Р=100∑l (6.6)

в котором принимается средняя потеря давления 100 Па на 1м длины основного циркуляционного кольца системы (длина кольца ∑l, м).

Выбор насосного давления по выражению (6.6) предопределяет понижение скорости движения воды в трубах не менее чем в 3 раза против предельно допустимой. Это не только увеличивает металлоемкость и стоимость (вслед­ствие увеличения диаметра труб), но и приводит к отрицательным явлениям при действии системы отопления — нарушению гидравлического режима и понижению тепловой устойчивости. Поэтому соотношение (6.6) следует применять только для системы отопления о водоструйным эле­ватором, работающим при высоком значении коэффициента смешения.

В системах отопления применяют специальные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшое давление. Это малошумные горизонтальные лопастные насосы центробежного, осевого или диагонального типа, соеди­ненные в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах (без фундамента).

Примером центробежного циркуляционного насоса является насос типа ЦВЦ, разработанный для подачи от 2,5 до 25 т воды в 1 ч при максимальном гидростатическом давлении в корпусе 1 МПа. Насос сблокирован с горизонтальным электродвигателем (рис. 6.5) и развивает циркуляционное давление от 20 до 92 кПа. Вал двигателя с рабочим колесом насоса, а также ротор двигателя вращаются в подшипниках с водяной смазкой.

Каждый насос обладает собственной, только ему присущей характеристикой, получаемой в процессе стендовых испытаний опытного образца при определенной частоте вращения электродвигателя. Характеристика выражает зависимость между расходом насоса Gн и соответственно циркуляционным давлением ∆Рн КПД, ηн мощностью насоса Nн

По характеристикам насоса (рис. 6 .6) можно отметить постепенное уменьшение циркуляционного давления и увеличение потребляемой мощности по мере возрастания

Рис. 6.5. Центробежный цир­куляционный насос типа ЦВЦ

1 — корпус; 2 — нагнетательный патрубок; 3—контрфланец для присоединения трубы; 4 — электродвигатель

Рис. 6.6 Характеристики циркуляционного насоса (КПД, давление, мощность) и характеристика системы отопления (пунктирная линия)

расхода, а также существование максимального значения КПД при определенном расходе воды, перемещаемой насосом (точка Б). Часть кривой изменения ∆Рн соответствующая высоким значениям КПД (отмечена на рис. 6.6 жирной линией), носит название рабочего отрезка характеристики насоса. Для обеспечения расчетных параметров, бесшумности и экономии электроэнергии при действии насоса рекомендуется при его выборе ориентироваться на одну из точек в пределах рабочего отрезка характеристики. Все такие точки также называются рабочими.

Рабочая точка А представляет собой точку пересечения рабочего отрезка характеристики насоса с характеристикой системы отопления, выражаемой параболой (пунктирнаялиния). Насос при расходе воды Gн=Gс [формула (6.3)] создает в рабочей точке А определенное циркуляционное давление ∆Рн, действует с максимальным КПДη и (точка Б) и обладает мощностью Nн (точка В). На рисунке изображен идеальный случай, когда насос не только действует с мак­симальным КПД, но и создает циркуляционное давление ∆Рн=∆Рс [без учета естественного циркуляционного дав­ления в системе отопления — см. формулу (6.5)].

При отсутствии бесфундаментных насосов для создания циркуляции в системах водяного отопления применяют высоконапорные центробежные насосы общепромышленного назначения. Высоконапорный насос уступает бесфундаментному насосу по ряду монтажных и эксплуатационных показателей: его необходимо устанавливать на фундамент, он создает излишний шум, вызывает вибрацию труб и строительных конструкций, при его применении возрастает расход электроэнергии, требуется обводная труба для сохранения циркуляции воды при остановке.

Центробежные насосы общепромышленного назначения часто не подходят по каталожным показателям для систем отопления. Приходится искусственно изменять развиваемое ими давление для обеспечения необходимого расхода воды в системе. На рис. 6.7 показан случай применения в системе отопления насоса, создающего давление ∆Рн>∆Рc. Характеристика системы, проведенная через точку Б с известными координатами Gc и ∆Рc (пунктирная линия 2), пересекает характеристику насоса 1 в рабочей точке В. В этих условиях насос будет перемещать воды G н -= Gс ' (>Gc), развивать давление ∆Рн=∆Р’с(>∆Рc) и увеличивать расход электроэнергии.

Значительное увеличение расхода воды в системе отопления против расчетного нежелательно, так как при этом в нем, помимо возрастания расхода электроэнергии, возникнет гидравлическое и тепловое разрегулирование. Поэтому путем введения дополнительного сопротивления, выраженного на рис. 6.7 ординатой А—Б (в виде, например, диафрагмы между фланцами задвижки у насоса или трубной вставки малого диаметра), характеристику системы отопления следует изменить таким образом, чтобы получить новую рабочую точку А (в месте пересечения новой характеристики системы 3 с характеристикой насоса 1). В точке А расход насоса равен расчетному расходу воды в системе (Gн=Gс), а давление насоса соответствует потерям давления в ней после регулирования. Более целесообразен в этом случае гидравлический перерасчет системы отопления с увеличением потерь давления в стояках.

Рис. 6.7. Схема выбора циркуляционного насоса при ∆Рн>∆Рc

Дата добавления: 2014-01-04