книги / Отопление и вентиляция

§ 23. ОСОБЕННОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ ОДНОТРУБНЫХ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Последовательное прохождение теплоносителя через нагрева­ тельные приборы создает определенное своеобразие гидравличе­ ского и теплового режима однотрубных систем отопления.

В связи с этим имеется некоторое отличие в методике расчета однотрубных систем по сравнению с двухтрубной, пример расчета которой рассмотрен выше. Особую сложность имеет расчет распро­

увязку с ним остальных основных колец системы обычно производят, принимая трассу циркуляционных контуров через замыкающие участки стояка без захода в нагревательные приборы. Диаметры всех трубопроводов, кроме замыкающих участков, могут быть по­ добраны по известным расходам воды на участках и величине удель­ ного ориентировочного падения давления на трение Rop.

Расход воды по замыкающим участкам стояков на этом этапе расчета еще не известен. Для его определения поступают следую­ щим образом. Принимают определенные диаметры труб замыкаю­ щего участка и подводок к нагревательным приборам, т. е. труб кольца малой циркуляции (рис. V.10). Так обычно называют цир­ куляционное кольцо, образованное из замыкающего участка, подводок к прибору и самого нагревательного прибора. Диаметр стоя­ ка известен. Диаметр замыкающего участка принимают равным ди­ аметру стояка или меньше его на один размер.

Диаметр подводок может быть меньше диаметра стояка на не­ сколько номеров принятого сортамента труб.

В системе с замыкающими участками долю расхода воды в стоя­

112

прибор воды равно:

Коэффициент р <С 1, его величина зависит от соотношения диамет­ ров труб всех участков кольца малой циркуляции и стояка, от вида прибора, его теплоотдачи, направления движения тепло­ носителя и пр.

Определение этого коэф­ фициента является сложной задачей гидравлики трубопро­ водов, которая с учетом воз­ можного многообразия слу­ чаев успешно решена профес­ сор ом П. Н. Каменевым.

На рис. V.11 приведен, как пример, график зависи­ мости коэффициента затека­ ния Р/ 2 (для каждого нагре­ вательного прибора при дву­

М. П. Кисейным по экспери­ ментальным данным.

С помощью этого графика можно определить р и уста­ новить расходы воды через приборы и замыкающий уча­ сток. Зная расход воды по замыкающему участку

G3.y = ( l - P ) G CT, (V.35)

можно обычным порядком провести гидравлический расчет основ­ ных колец (по стоякам через замыкающие участки). Значения (3, определенные по графику рис. V.11, являются ориентировочными. При пользовании этим графиком нельзя учесть изменения |3 от гравитационного давления, длины подводок и прочих факторов. Поэтому задачей последующего расчета может быть проверка гид­ равлической увязки участков кольца малой циркуляции (рис. V.10). Расход воды по стояку GCT разделится на потоки воды через по­ лукольцо приборов и полукольцо замыкающего участка. Гид­ равлические потери на этих полукольцах с учетом гравитационных

давлений должны быть по общему правилу равны, т. е. должно удовлетворяться равенство

в данном случае проверочный расчет состоит в определении такого

JH. п

Пример V.3. Провести гидравлический расчет труаопроводов стояка однотрубной системы водяного отопления (*г = 95°С; /о=70°С ) с замыкаю­ щими участками согласно схеме, приведенной на рис. V.12.

Суммарная тепловая нагрузка стояка равна:

QCT = 11 000 ккал/ч.

Количество воды, циркулирующее по стояку,

_ 11 000

440 кг/ч.

ст“ 9 5 -7 0

Диаметр стояка согласно предварительному расчету по # ор для системы равен 25 мм. Диаметры труб замыкающих участков приняты равными 25 мм% а диаметр подводок к приборам — 20 мм.

И 4

По приложению 8 находим, что при dCT= 25 мм и GCT = 440 кг/ч скорость движения воды по стояку равна: vCT= 0,21 м/сек. При этой ско­ рости vCT и принятых соотношениях диаметров труб стояка, замыкающего

приборов затекает 0,17 общего количества воды, проходящей по стояку, т. е.

и 2 £ = 2, потеря давления Z = 4,4 кг/м2. Потери давления в каждом замы­ кающем участке состоят из потерь на местные сопротивления и трение.

На замыкающем участке — два местных сопротивления (две крестовины). Верхняя крестовина на проходе при делении потока по рекомендуемому для однотрубных систем уточненному расчету при соотношении расходов G3.y/GcT = 290 : 440 = 0,66 имеет величину коэффициента местного сопро­ тивления, равную 1*.

Нижняя крестовина на проходе при слиянии потоков имеет величину £ =2. Таким образом, 2£ = 3. При длине замыкающего участка / = 0,5 ж, диа­ метре d = 25 мм и расходе G3.y = 290, согласно таблице приложения 8 на­ ходим: v = 0,141 м/сек и R = 1,6 кг/м2-м. Общие потери давления для каж­ дого замыкающего участка стояка при указанных величинах R и убудут равны:

2 (RI + Z)з. у = 1,6*0,5+2,95 = 3,75 кг/м2,

а в целом для стояка

2 (/?/ + Z)CT = 54+ 4,4+ 3,75*5 = 77,15 кг/м2.

Проверяем расчет увязки полуколец малого циркуляционного кольца верх­ него этажа. Температура воды на входе в прибор равна 95°С. Средняя темпе­ ратура воды в приборе по формуле (V.38) равна:

f 1300

^ср — 95— 2*0,17*440 = 86,35°С.

Расход воды в подводках к прибору Gnp = 75 кг/ч, диаметр 20 жж, длина горячей и обратной подводок задана равной 2 X 1,5 = 3 ж. Сумма местных сопротивлений в полукольце нагревательного прибора (крестовина в от­ ветвлении при делении, крестовина в ответвлении при слиянии потоков, кран двойной регулировки, две утки, нагревательный прибор) равна: 2£ =

= 19 + 4 + 2* 1,5 + 2 = 30. Потери давления на полукольце нагреватель­

* Здесь и далее в этом примере коэффициенты местных сопротивлений для крестовин определены по уточненным данным, приведенным в Справоч­ нике проектировщика.

5* 115

Г л а в а VI

СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ

§ 24. ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ

Если при кипении воды давление остается неизменным, тем­ пература воды будет постоянной. Тепло же, подводимое к ней, рас­ ходуется на ее испарение. Это тепло называется с к р ы т о й т е п ­ л о т о й п а р о о б р а з о в а н и я .

смесь сухого насыщенного пара с капельками воды во взвешенном

Полная теплота пара

^=101,8 + 538,1=639,9 ккал/кг.

При конденсации пара выделяется скрытая теплота парообра­ зования.

Температура конденсата в момент его образования равна тем­ пературе пара. Данные о температуре, теплосодержании и объемном весе сухого насыщенного пара в зависимости от давления приведены

вприложении 11.

Всистемах парового отопления применяется сухой насыщенный пар и используется свойство его при конденсации выделять скры­ тую теплоту парообразования. Пар из котлов по паропроводам по­ ступает в нагревательные приборы, установленные в помещениях.

Внагревательных приборах пар конденсируется, и тепло через стенки приборов передается в помещения. Конденсат отводится из приборов по трубопроводам в сборные конденсационные баки, откуда насосами перекачивается в котлы, а в отдельных случаях возвращается сразу в котлы (самотеком).

117

§ 25. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

Системы парового отопления, как было указано в главе II, подразделяются на вакуум-паровые, паровые системы низкого дав­ ления и высокого. Паровые системы низкого и высокого давления в свою очередь подразделяются:

1) на открытые системы, сообщающиеся с атмосферой;

2 ) на закрытые системы, не сообщающиеся с атмосферой;

3) по способу возврата конденсата в котел:

а) на замкнутые системы с непосредственным возвратом конден­ сата в котел;

б) на разомкнутые системы с возвратом конденсата в конден­ сационный бак с последующей перекачкой конденсата из бака в котел.

По схеме расположения трубопроводов системы подразделяются на двухтрубные и однотрубные (те и другие с верхней, нижней и смешанной разводкой, с сухим и мокрым конденсатопроводом).

Сухими конденсатопроводами называются к о н д е н с а т о- п р о в о д ы , с е ч е н и е к о т о р ы х п р и р а б о т е с и с т е ­ мы не п о л н о с т ь ю з а п о л н е н о к о н д е н с а т о м , а п р и п е р е р ы в а х в р а б о т е с и с т е м ы с в о б о д н о о т в о д ы . Мокрыми конденсатопроводами называют к о н д е н - с а т о п р о в о д ы , в с е г д а п о л н о с т ь ю з а п о л н е н ­ н ы е в о д о й .

Конденсатопроводы могут быть напорными, в которых конденсат перемещается при помощи насосов или избыточного давления пара, и самотечными, в которых конденсат перемещается самотеком.

§ 26. ВИДЫ УСТРОЙСТВ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Системы парового отопления низкого давления устраиваются по открытой схеме. На рис. VI. 1 приведена система парового отопле­ ния низкого давления с верхней разводкой, двухтрубная, тупиковая, замкнутая, с непосредственным возвратом конденсата в котел, с су­ хим конденсатопроводом.

Перед пуском системы открывают вентиль на водопроводной ли­ нии и вода под давлением поступает в систему и заполняет ее до уровня / —/. Вентиль закрывают и начинают топить котел. Темпе­ ратура воды в котле поднимается, вода закипает. Пар из котла по главному стояку 1 поступает в магистральные паропроводы 2 , паровые стояки 3 и через ответвления 4 в нагревательные приборы 5, где конденсируется. Конденсат по ответвлениям 6 из приборов по­ ступает в конденсационный магистральный трубопровод 7 и из него в котел. Давление пара в котле со стороны конденсационной линии уравновешивается столбом воды h.

При давлении пара в котле 0,1 кг/см2 h = 1 м.

118

При стенании конденсата и£ горизонтальной конденсационной трубы в общий конденсационный стояк высота столба в последнем увеличивается, и часть конденсата выдавливается в котел. При пуске системы отопления воздух из нее вытесняется паром.

Воздух тяжелее пара, а поэтому он отводится через конденса­ ционную линию и воздушную трубу 10.

2

Рис. VI. 1. Система парового отопления низкого давления с верхней разводкой, с непосредственным возвратом конденсата в котел, с су­ хим конденсатопроводом

Точка присоединения воздушной трубы к конденсационному трубопроводу должна быть выше уровня воды в общем конденса­ ционном стояке на 200—250 мм.

Перед нагревательными приборами для регулирования коли­ чества пара, поступающего в приборы, устанавливают вентили 8.

Рис. VI. 2. Система паро­ вого отопления низкого давления с нижней развод­ кой

1 —распределительная паровая

7 — гидравлический затвор

Для того чтобы при регулировании убедиться, что пар не поступает из приборов в конденсатопровод, а полностью в них конденсирует­ ся, на ответвлениях от приборов рекомендуется устанавливать тройники 9 с пробкой.

На рис. VI.2 приведена система парового отопления низкого давления, с нижней разводкой, двухтрубная, тупиковая, замкнутая,

119

с непосредственным возвратом конденсата в котел, с сухим конденсатопроводом. Эта система работает аналогично системе с верхней разводкой. Пар из паровой распределительной магистрали поступает в паровые стояки снизу вверх и через ответвления —в нагреватель­ ные приборы. Конденсат по конденсационным стоякам и сборной конденсационной маги­

страли стекает в котел.

Паровая магистраль прокладывается с уклоном 0,01—0,005 в сторону движения пара. Это делается для того, чтобы избежать возникновения шума, а также для того, чтобы обеспечить стекание конденсата по направле­ нию движения пара. Из конечной точки А конденсат отводится через петлю (рис. VI.3 ), представляющую собой гидравлический зат­ вор, не позволяющий пару проникнуть в кон­ денсационную магистраль.

При установившемся состоянии высота стояния воды в левой части петли соответст­ вует величине давления пара в точке Л, и сколько конденсата поступает в правую часть петли, столько переливается в конденса­

ционную магистраль. Последняя прокладывается с уклоном 0,01—0,005 в направлении к котлу. Скорости движения пара в подъемных стояках не должны превышать 0,10—0,14 м/сек. При больших скоростях пар под­ хватывает образующийся в стояках конденсат, в связи с чем создаются шум и гидрав­ лические удары.

На рис. VI.4 приведена система парового отопления низкого давления со смешан­ ной разводкой (верхней и нижней), с непосредственным возвратом конденсата в ко­ тел, с сухим конденсатопроводом. Она может быть при­ менена при прокладке маги­ стрального паропровода над полом верхнего этажа, а так­ же над полом или под потол­ ком одного из средних эта­ жей здания.

Для обогрева больших помещений, не требующих индивидуаль­ ной регулировки теплоотдачи каждого прибора, применяются го­ ризонтальные паровые системы (рис. VI.5).

Непосредственный возврат конденсата в котел применяется при

120