Циркуляционное давление в системах водяного отопления

ТЕМА 9. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТЕПЛОПРОВОДОВ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

1. Системы с естественной циркуляцией воды. Естественное циркуляционное давление, возникающее в системах водяного отопления, в общем случае можно рассматривать, как сумму двух величин давления , возникающего за счет охлаждения воды в отопительных приборах, и давления , вызываемого охлаждением воды в теплопроводах:

.

В системах отопления многоэтажных зданий первое слагаемое в большинстве случаев является основным по величине, а второе – дополнительным. Только в одноэтажных зданиях основным является . В системах с естественной циркуляцией величина является расчетным циркуляционным давлением.

Естественное циркуляционное давление равно произведению ускорения свободного падения на вертикальное расстояние от середины котла (центра нагрева) до середины отопительного прибора (центра охлаждения) и разности плотностей холодной и горячей воды:

, (8.2)

где - ускорение свободного падения;

- вертикальное расстояние от середины котла до середины отопительного прибора;

- плотность охлажденной и горячей воды.

Из формулы (8.2) видно, что атмосферное давление и высота расширительного сосуда влияния на величину естественного давления не оказывают: для повышения естественного давления необходимо заглублять котел, чтобы расстояние от центра котла до центра прибора было больше.

Общая величина естественного давления , Па, в кольце системы с учетом дополнительного давления, возникающего вследствие охлаждения воды в теплопроводах:

,

где - дополнительное естественное давление от охлаждения воды в теплопроводах системы с верхним расположением подающей магистрали.

В системах с нижним расположением обеих магистралей охлаждение воды в подъемных стояках уменьшает действующее давление, а в опускных увеличивает. Поскольку уменьшение примерно равно увеличению, то в этих системах охлаждение воды в теплопроводах не учитывается.

В зданиях в 2 этажа и выше число циркуляционных колец в двухтрубной системе отопления равно числу отопительных приборов. В кольце, проходящем через прибор второго этажа, естественное давление , Па, равно:

,

где - естественное давление в кольце через прибор первого этажа;

- расстояние от центра прибора первого этажа до центра прибора второго этажа.

,

где - естественное давление в кольце через прибор второго этажа;

- расстояние от центра прибора второго этажа до центра прибора третьего этажа.

Избыточное давление для приборов верхних этажей приводит к более интенсивному движению воды в ответвлениях к прибору, в приборе и в обратном стояке, что вызывает перегрев приборов верхних этажей и недогрев приборов нижних этажей. Поэтому на этих участках теплопровода искусственно создают повышение сопротивления, а при монтажной регулировке системы поэтажно изменяют степень открытия кранов у отопительных приборов.

В проточной однотрубной системе двухэтажного здания естественное давление по аналогии с предыдущим будет равно:

.

2. Системы с искусственной циркуляцией воды. Расчетное циркуляционное давление Dр в системах с искусственной циркуляцией складывается из давления, создаваемого насосом Dр_нас и естественного давления Dр_е. В общем виде Dр в системах водяного отопления определяют по формуле:

Dр_р = Dр_нас + Dр_е = Dр_нас + Е×(Dр_е.пр + Dр_е.тр) (8.9)

где Dр_нас - циркуляционное давления, создаваемое насосов или элеватором, Па; Е - коэффициент, определяющий долю максимального естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетных условиях; Dр_е.пр и Dр_е.тр - то же, что и в формуле 8.1.

Рекомендуется для двухтрубных систем принимать Е=0.4...0.5, для однотрубных систем Е=1. Естественное давление Dр_е.пр и Dр_е.тр можно не учитывать, если оно составляет не более 10% давления, создаваемого механическим побуждением.

3. Подбор и установка циркуляционных насосов. В замкнутом контуре систем водяного отопления с искусственной циркуляцией насос воду не поднимает, а только не перемешает ее. Поэтому давление, развиваемое насосом, относительно не велико.

В качестве циркуляционных насосов наибольшее применение получили центробежные насосы типа ЦВЦ, К, КМ, ЦНШ. В системе водяного отопления устанавливают два циркуляционных насоса, включаемых поочередно, один насос всегда является резервным.

Для подбора циркуляционного насоса необходимо знать требуемую его подачу и расчетное давление. Требуемая подача насоса V_нас, м³/час, определяется тепловой нагрузкой обслуживаемой системы отопления SQ, Вт, и перепадом температуры воды:

(8.10)

где с=4.19 - удельная теплоемкость воды, кДЖ/(кг×К); r - плотность воды, кг/м³; 3.6 - коэффициент перевода Вт в кДж/ч.

Давление, создаваемое циркуляционным насосом, должно быть достаточным для преодоления всех сопротивлений движению воды в системе и принимается по потерям давления в самом невыгодном циркуляционном кольце за вычетом минимального естественного давления:

Dр_нас = S(Rl – z) - Dр_е.min (8.11)

Потребная мощность двигателя N, кВт, для циркуляционного насоса определяется по формуле:

(8.12)

где V_нас - подача насосов, м³ /час; Dр_нас- давление, которое должен развивать насос, кПа; h_нас - коэффициент полезного действия насоса.

Дата добавления: 2014-01-05