Гидравлический расчет теплопроводов систем водяного отопления

Цель гидравлического расчета - определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

При движении реальной жидкости по трубам всегда имеют место потери давления на преодоление сопротивления двух видов - трения и местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы, вентили, краны, отопительные приборы, котлы, теплообменники и т.д.

Потери давления R_т, Па, на преодоление трения на участке теплопровода с постоянным расходом движущейся среды (воды, пара) и неизменным диаметром определяют по формуле:

(9.1)

где d - диаметр теплопровода,м; l - коэффициент гидравлического трения (величина безразмерная); w - скорость движения воды в теплопроводе, м/с; r - плотность движущейся среды, кг/м³; R - удельные потери давления, Па/м; l - длина участка теплопровода, м.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений, Па, определяют по формуле

(9.2)

где Sz - сумма коэффициентов местных сопротивлений в данном участке теплопровода, величина безразмерная; - динамическое давление воды в данном участке теплопровода, Р_д, Па.

Расчетное циркуляционное давление - давление, необходимое для поддержания принятого гидравлического режима системы отопления.

Гидравлический расчет теплопроводов систем водяного отопления выполняют методами расчета по удельным потерям и по характеристикам сопротивления.

Первый метод заключается в раздельном определении потерь давления на трение и в местных сопротивлениях. При этом диаметры теплопроводов определяют при постоянных перепадах температуры воды во всех стояках и ветвях Dt_ст равных расчетному перепаду температуры воды во всей системе Dt_сист.

Во втором методе устанавливают распределение потоков воды в циркуляционных кольцах системы и получают переменные перепады температуры воды в стояках и ветвях Dt_ст <> Dt_ст. Предварительно выбирают диаметр теплопровода на каждом расчетном участке с учетом допустимых скоростей движения воды. Расчетным участком называют участок теплопровода с неизменным расходом теплоносителя.

При расчете главного циркуляционного кольца рекомендуется предусматривать запас давления на неучтенные сопротивления, но не более 10% расчетного давления:

S(Rl + z)_г.ц.к= 0,9 DР_р (9.3)

Методика гидравлического расчета теплопровода систем водяного отопления. I. До гидравлического расчета теплопроводов выполняют аксонометрическую схему системы отопления со всей запорно-регулирующей арматурой. К составлению такой схемы приступают после того, как подсчитана тепловая мощность системы отопления здания; выбран тип отопительных приборов и определено их число для каждого помещения; размещены на поэтажных зданиях отопительные приборы, горячие и обратные стояки, а на планах чердака и подвала - подающие и обратные магистрали; выбрано место для теплового пункта или котельной; показано на плане чердака или верхнего этажа размещений расширительного бака и приборов воздухоудаления.

На планах этажей, чердака и подвала горячие и обратные стояки систем отопления должны быть пронумерованы, а на аксонометрической схеме, кроме стояков, нумеруют все расчетные участки циркуляционных колец - участки труб, а также указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка. Сумма длин всех расчетных участков составляет величину расчетного циркуляционного кольца.

2. Выбирают главное циркуляционное кольцо. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимается кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах - кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка. В последнем случае Sl- наибольшая, а DP_p - наименьшая, тогда и отношение DP_p/Sl, определяющее давление на 1 м длины, здесь будет наименьшим. При попутном движении воды наиболее неприятным в гидравлическом отношении является кольцо, проходящее через один из средних наиболее загруженных стояков.

3. Определяют расчетное циркуляционное давление DP_p. При расчете по методу удельных потерь давления для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу:

(9.4)

где k - коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчетного циркуляционного давления; l - общая длина расчетного циркуляционного кольца, м; DP_p - расчетное циркуляционное давление. Па.

5. Определяют расходы воды на расчетных участках G_уч, кг/ч:

(9.5)

где Q_уч -тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт; с - теплоемкость воды, кДж/(кг×К); t_г-t_о - перепад температур в системе, °С; 3.6 - коэффициент перевода Вт в Дж/ч.

Ориентируясь на полученное значение R_ср и определив количество воды G_уч,кг/ч, можно с помощью расчетной таблицы подобрать оптимальные диаметры труб расчетного кольца. Все данные, полученные при расчете трубопровода, заносят в специальную таблицу.

При расчете отдельных участков теплопровода необходимо иметь в виду следующее: местное сопротивление отопительных приборов, котлов и подогревателей учитывают поровну в каждом примыкающем к ним теплопроводе.

После расчета главного циркуляционного кольца рассчитывают параллельные циркуляционные кольца и дополнительные. Проводится увязка потерь давления.

Согласно п.3.35 СНиП 2.04.05-86 неувязка потерь давления в циркуляционных кольцах не должна превышать 5% при попутной и 15% при тупиковой разводке теплопроводов систем водяного отопления в расчете с постоянными разностями температур в подающей и обратной магистралях.

Для однотрубной системы с замыкающими участками расход воды в приборах определяется с учетом коэффициента затекания воды в приборы, к общей массе воды, проходящей по стояку:

a = G_пр / G_ст (9.6)

где G_пр - масса воды, поступающей в прибор, кг/ч; G_ст- масса воды, проходящей по стояку, кг/ч.

При гидравлическом расчете однотрубной системы отопления потеря давления в межрадиаторных узлах оценивается произведением суммарного коэффициента местного сопротивления узла на динамическое давление стояка. Данные о коэффициентах затекания приведены в справочной литературе.

Для унификации монтажной заготовки элементов и межрадиаторных узлов системы отопления стояки и подводки обычно выполняют стандартными для каждого типа здания.

Дата добавления: 2014-01-05