 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Гидравлический расчет системы отопления при естественной циркуляции
На план е двухэтажного дома (рис. 15, 16) показаны расположения стояков, приборов системы отопления и схема прокладки горячей линии.
На рис. 17 представлены схемы отопления то г о же дома с разбивкой на циркуляционные кольца.
Уклоны гра ф ически не показаны, а лишь обозначены стрелками, направленными в соответствующую сторону.
Принято, что центр нагрева воды в котле (на 150 мм выше колосниковой решетки) и центр охлаждения воды в отопительных приборах (посередине прибора).
Определены длины участков трубопровода и тепловые нагрузки.
Расчетный перепад температур в системе ∆ t с = 90 ° - 70 °С.
К установке в помещениях приняты радиаторы M -140- A.
Расчет трубопроводов следует начать с наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца.
Рис. 16. Схем a холодного и горячего водоснабжения:
В 1 - трубопровод холодной воды; Т 3 - горячей; 
- задвижка; 
- вентиль
Рис. 17. Схема для расчета гидравлического кольца системы отопления:
а - 1- го; б - 2; в - 3- го
Наиболее неблагоприятным циркуляционным кольцом следует считать: при естественной циркуляции - кольцо, у которого в зависимости от располагаемого давления значение R ср будет наименьшим.
5.4.1. Определить предварительный расчетный перепад давления по формуле (17). По условиям прокладки труб принимаем коэффициент в = 0,4.
Рассматриваем 1- е циркуляционное кольцо с приборами № 1; 2-3; 4; 5.
Ориентировочное предварительное давление для кольца составит:
через приборы № 2-3
Н 0 = [0,4 ∙ 6,5(10,9 +6,5) + 0,1(977,81 - 965,34)] ∙ 9,81 = 455,6 Па;
через прибор 4
Н 0 = [0,4 ∙ 6,5(9,55 + 6,5) + 0,1(977,81 - 965,34)] ∙ 9,81 = 421 Па;
через прибо р 5
Н 0 = [0,4 ∙ 6,5(4,88 + 6,5) +0,1(977,81 - 965,34)] ∙ 9,81 = 303,0 Па.
Рассматриваем 2- е циркуляционное кольцо с приборами № 6, 7-8,
Ориентировочное предварительное давление для кольца составит:
через прибор 6
Н 0 = [0,4 ∙ 6,5(6,93 - 6,5) + 0,1(977,81 - 965,34)] ∙ 9,81 = 402 Па;
через приборы 7-8
Н 0 = [0,4 ∙ 6,5(2,70 + 6,5) + 0,1(977,81-965,34)] ∙ 9,81 = 246,4 Па,
Рассматриваем 3- е циркуляционное кольцо с приборами № 9-10.
Ориентировочное предварительное давление для кольца составит:
через приборы 9-10
Н 0 =[0,4 ∙ 6,5(4,94 + 6,5) + 0,1(977,81-965,34)] ∙ 9,81 = 303,5 Па.
Первое произведение - циркуляционное давление, получаемое вследствие охлаждения воды в трубопроводах, второе - давление, обусловленное разницей в высоте расположения котла и прибора.
Проведенные расчеты показывают, что давление, получаемое вследствие охлаждения воды в трубопроводе значительно больше дополнительного давления, которое получается в результате превышения центра охлаждения воды в приборе над центром нагрева воды в котле (для нашего случая 0,1 м).
5.4.2. Средние удельные потери давления и трение определяем по формуле (18):
через приборы № 1; 2-3
через прибор № 4
через прибор № 5
через прибор № 6
через приборы № 7-8
через прибор № 9-10
5.4.3. По найденным значениям R ср рассчитываем диаметры трубопровода самого длинного циркуляционного кольца (в примере 2- е циркуляционное кольцо с нагревательными приборами № 6-8).
Результаты расчета сводим в табл. 47.
5.4.4. Подводя итог гидравлического расчета циркуляционного кольца с нагревательными приборами № 6-8 делаем вывод, что запас по сравнению с определенным ориентировочно циркуляционным давлением (648,4 - 559,0)/648,4∙100 % = 13,8 % является допустимым.
Согласно п. 4.7.7 расчет трубопровода оставляют без изменения.
5.4.5. После предварительного подбора трубопроводов, который для гидравлических колец 1, 3 производится так же, как для кольца № 2, переходим к его тепловому расчету, определяя последовательно по участкам от котла по ходу в оды тепловыделения трубопроводом и температуру воды в начале и конце расчетных участков, а результаты сводим в таб. 48.
Таблица 47. Результаты гидравлического расчета системы отопления при естественной циркуляции
| Номер участка, прибора | Нагрузка на участке | Длина L i, м | Диаметр d, мм | Расчетные данные | Из- ме- не- ния | ||||||
| q i, Вт | q i, кг/ч | предварительные | |||||||||
| v, м/ c | R i / μ, Па | R i L i, Па | å ξ, Па | Zi, Па | R i L i + Z i, Па | ||||||
| Циркуляционное кольцо приборов №6 Н0 = 402 Па | |||||||||||
| 15404,6 | 6,5 | 0,14 | 8,3 | 54,1 | 7,0 | 67,4 | 121,4 | ||||
| 8612,5 | 2,2 | 0,103 | 5,8 | 12,9 | 1,5 | 6,4 | 18,6 | ||||
| 5018,5 | 0,5 | 0,059 | 2,2 | 1,08 | 1,0 | 1,8 | 2,8 | ||||
| 18 с при- бором № 6 | 763,3 | 12,1 | 0,047 | 3,5 | 42,7 | 13,5 | 14,7 | 56,8 | |||
| 763,3 | 5,6 | 0,047 | 3,5 | 19,6 | 4,5 | 5,4 | 25,0 | ||||
| 2576,7 | 1,4 | 0,086 | 6,8 | 9,6 | 1,0 | 3,5 | 13,1 | ||||
| 5018,5 | 0,5 | 0,106 | 9,3 | 4,6 | 1,5 | 5,9 | 10,5 | ||||
| 8612,5 | 3,94 | 0,103 | 5,9 | 1,5 | 6,4 | 28,9 | |||||
| 1,42 | 0,135 | 7,8 | 11,1 | 1,5 | 14,7 | 25,5 | |||||
| 15404,6 | 1,0 | 0,14 | 54,1 | 0,5 | 8,8 | 62,7 | |||||
| å = 365 Па | |||||||||||
| Циркуляционное кольцо приборов № 7, 8 Н0 = 246,4 Па | |||||||||||
| 4255,2 | 2,8 | 0,089 | 6,86 | 19,2 | 1,5 | 4,02 | 23,2 | ||||
| Прибор № 8 | 2441,1 | 1,95 | 0,083 | 6,37 | 12,42 | 12,5 | 47,7 | 60,1 | |||
| 2441,8 | 4,3 | 0,083 | 6,37 | 27,4 | 3,0 | 10,5 | 37,9 | ||||
| Прибор № 7 | 1813,4 | 4,3 | 0,062 | 3,53 | 15,17 | 12,5 | 25,7 | ||||
| 1813,4 | 0,5 | 0,119 | 21,5 | 10,7 | 3,0 | 21,1 | 31,8 | ||||
| Общий итог для приборов № 6-8 | å = 559,0 Па |
Таблица 48. Результаты теплового расчета трубопроводов системы
| Номер участка, прибора | Количество воды проходя- щей по участку q i, кг/ч | Длина участка L i, м | Диаметр трубы d, мм | Темпера- тура воды в начале участка t нач i, °С | Темпера- тура в помеще- нии t в, °С | t нач i - t в, °С | Теплопо- тери в окружа- ющую среду q ¢, Вт/м | Тепловы- деления трубо- проводом q тр i, Вт | Пониже- ние темпе- ратуры воды ∆ t i, °С | Темпера- тура воды в конце участка t кон |
| 5,5 | 157,0 | 1020,5 | 1,3 | 88,7 | ||||||
| 2,2 | 88,7 | 72,7 | 143,0 | 314,7 | 0,73 | 87,9 | ||||
| 0,5 | 87,9 | 71,9 | 139,5 | 69,7 | 0,27 | 87,6 | ||||
| 3,65 | 87,6 | 71,6 | 143,0 | 522,2 | 13,6 | 74,0 | ||||
| 3,02 | 74,0 | 51,2 | 154,6 | 4,0 | 70,0 | |||||
| 2,66 | 70,0 | 47,7 | 126,7 | 3,3 | 66,7 | |||||
| 2,4 | 66,7 | 50,7 | 46,5 | 111,6 | 2,9 | 63,8 | ||||
| 0,5 | 63,8 | 47,8 | 43,0 | 21,5 | 0,56 | 63,2 | ||||
| Прибор № 6 | - | - | - | 63,2 | - | - | - | - | 43,2 | |
| 5,5 | 43,2 | 27,2 | 25,5 | 143,3 | 3,7 | 39,5 | ||||
| 2,8 | 87,6 | 71,6 | 110,5 | 309,3 | 1,45 | 86,1 | ||||
| 1,05 | 1,95 | 86,1 | 70,1 | 86,1 | 167,8 | 1,37 | 84,7 | |||
| Прибор № 8 | - | - | - | 84,7 | - | - | - | - | 64,7 | |
| 4,3 | 64,7 | 48,7 | 56,9 | 245,0 | 2,0 | 62,7 | ||||
| 22а | 2,4 | 86,1 | 70,1 | 86,1 | 370,1 | 4,1 | 82,1 | |||
| Прибор № 7 | - | - | - | 82,1 | - | - | - | - | 62,1 | |
| 0,5 | 62,1 | 42,1 | 36,05 | 18,03 | 0,2 | 61,9 | ||||
| 1,4 | 55,2 | 39,2 | 43,0 | 60,2 | 0,46 | 54,7 | ||||
| 0,5 | 58,6 | 42,6 | 58,2 | 29,1 | 0,115 | 58,5 | ||||
| 31 изол. | 3,94 | 58,5 | 42,5 | 72,2 | 57,7 | 0,13 | 58,37 | |||
| 14 изол. | 1,42 | 58,37 | 42,37 | 77,9 | 22,1 | 0,029 | 58,34 | |||
| 1,0 | 58,34 | 42,34 | 77,9 | 77,9 | 0,1 | 58,24 |
а) перепад температуры воды в начале главного стояка (уч. 1) и воздуха в помещении - t п - t в = 90 - 16 = 74 °С и т. д. (графа 7);
б) для заполнения графы 8 используем вспомогательную табл. 49;
Та б лица 49. Теплопотери в окружающую среду (Вт) на 1 м q ' неизолированных труб, наполненных водой при разности температур теплоносителя и окружающего воздуха
| Разность температуры t нач i - t в, °С | Условный проход (диаметр) труб стальных водогазопроводных (газовых) ГОСТ 3262-75, мм | |||||
| 36,0 | 45,3 | 57,0 | 72,1 | 76,8 | 88,4 | |
| 39,5 | 50,0 | 62,8 | 79,1 | 83,7 | 96,5 | |
| 44,2 | 57,0 | 70,9 | 89,6 | 96,5 | 110,5 | |
| 47,7 | 61,6 | 75,6 | 97,7 | 104,7 | 118,6 | |
| 51,2 | 65,1 | 82,6 | 104,7 | 112,8 | 126,8 | |
| 57,0 | 73,3 | 91,9 | 116,3 | 124,4 | 143,0 | |
| 61,6 | 77,9 | 96,5 | 123,8 | 133,7 | 152,4 | |
| 67,5 | 86,1 | 108,2 | 137,2 | 147,7 | 161,7 | |
| 72,1 | 90,7 | 114,0 | 145,4 | 157,0 | 170,9 | |
| 75,6 | 95,4 | 121,0 | 152,4 | 165,1 | 180,3 | |
| 79,1 | 101,2 | 126,8 | 160,5 | 170,9 | 189,6 | |
| 83,7 | 105,8 | 132,8 | 169,8 | 182,6 | 198,9 | |
| 96,5 | 123,3 | 155,8 | 197,7 | 207,0 | 234,9 |
в) теплоотдачу изолированной трубы в нашем примере это уч. 14, 31, рассчитываем по формуле
q тр = q ¢ L i (1 - η и),
где η и = 0,8 - КПД изоляции (для открыто проложенных в помещении участков трубопроводов η и = 0);
q тр1 = I 57,0∙6,5∙1 = 1020,5 Вт
q тр31 = 72,2∙3,94(1 - 0,8) = 57,7 Вт
и т.д. (графа 9);
г) при расходе воды g i = 602 кг/ч на участке получим пон ижение температуры воды
∆ t 1 = 1020,5/1,163 ∙ 662 = 1,3 °С (графа 10),
а конеч ную температуру воды
∆ t кон1 = 90-1,3 = 88,7 °С и т. д. (графа 11);
д) для обратного трубопровода участка после смешивания воды п о лучим температуру обратной воды t об.
Температуру воды в начале участка № 24 найдем из теплового баланса по участку № 23, в котором перемещается 105 кг / ч воды с конечной температурой t кон23 = 62,7 °С и по участку № 21 - 111 кг / ч с t кон 21 = 54,7°С.
После смешивания в начале участка № 24 получим температуру воды
е) в результате всего расчета получим конечную температуру воды последнего участка t кон15 = 58,24 °С;
ж) находим действительное давление для наиболее отдаленного прибора № 6:
средняя температура и плотность воды в стояке
t ср.ст = (63,2 + 63,8):2 = 63,5 °С; γ 63,5 = 981,4 кг / м 3;.
температура воды и плотность воды, входящей в прибор № 6
t пр6 = 63,2 °С; γ 63,2 = 981,57 кг / м3;
температура и плотность воды, выходящей из котла
t г = 90 °С; γ 90 = 965,34 кг / м 3.
Тогда, пользуясь формулой (21), определяем
H g = [0,9 ∙ 24(981,4 - 965,34) + 0,5 ∙ 0,5(981,57 - 9 6 5,34) + 0,1(990,99 - 965,34)]∙9,81 = 404,7 Па.
Получив действительное циркуляционное давление, сравниваем его с потерями давления в данном кольце трубопровода. Полученное расхождение(404,7 - 365)/404,7∙100% = 9,7% находится в допустимых пределах.
Таким же образом производится расчет через 2-е и 3-е циркуляционные кольца.
5.4.6. По общей теплопотребности дома определяют расход воды в системе отопления по формуле (25)
G c = 15404,6/(90 - 70) = 770,23 кг/ч.
Принятое в расчете количество циркулирующей воды (табл. 48) равно 662 кг/ч. По условиям подразд. 4.9. расхождение составит (662 - 770,23)/770,23∙100% = -14%, что находится в допустимых пределах.
Поиск по сайту: