Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Отопление и вентиляция. Ч1 Отопление

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
32.4 Mб
Скачать

§ 52 Коэффициент затекания воды в отопительные приборы

241

В приведенных формулах а — коэффициент затекания

воды не в

один, а в оба отопительных прибора.

 

Если бы вода не остывала в приборах, то потеря давления в замы­ кающем участке была равна потере в подводках.

Охлаждение воды в приборах усиливает циркуляцию воды в под­ водках. Поэтому потеря давления в подводках равна потере в замыка­ ющем участке плюс естественное давление от охлаждения воды в ото­ пительных приборах.

Ара == Сзам

w3

/

Дре \

(V.27)

Р Ч~ Аре =

/ £зам Ч %

| 2

 

 

\

Т р/

 

Полагаем, что вода в замыкающем участке не остывает, тогда

 

 

 

 

 

(V*28)

или, ведя запись в относительных координатах:

 

 

4 f t - b M + 4 P .- l+ 2 b ( x ) * ( ‘f')**

(V,29)

где _ Ара — относительные полные потери в подводках;

 

Аре— относительное

естественное

давление

от охлаждения

воды

в приборе.

 

 

 

 

 

Отсюда можно было бы получить величину искомого коэффициента

затекания а. Однако £ замыкающего

участка

зависит от отношения

- , т.е*. от неизвестного значения (1—а), другими словами, от а.

QCT

Величину естественного давления, Па, от охлаждения воды в при­ боре, используя формулу (IV.38), можно записать таю

АРе

Р70° — Рэ5°

А^под Л г-

15,89 А^под

0,5*9,8

 

95— 70

~ ° - 5 г = _ 25---- 2

 

или

 

 

 

 

 

 

А?

 

(V.30)

 

Аре = 6,25-—^0,5 = 1,57Д?под,

где 0,5— расстояние между центрами пробок радиатора, м; А^под— перепад температур в радиаторе, град.

Начертим кривую суммарных значений 2£зам, например для стояка ds=27 мм; замыкающего участка di=21,25 мм и подводок d2=21,25 мм.

Сначала примем Аре= 0 , т. е. рассмотрим работу данного элемента системы на холодной воде; в этом случае уравнение (V.28) примет вид:

г)а = Ь“> -'*

(V.3!)

Обозначив £эам—1 —0» зависимость 8 от а получим в виде парабол. Ь&—242

242 Г л а в а V. Гидравлический расчет систем водяного отопления

Заметим, что с увеличением отношения Qaasi от нуля до единицы зна­

чения а будут меняться от единицы до нуля.

Если длину каждой подводки примем /2=1,5 м и £кр=2, тогда в со­ ответствии с уравнениём (V.25) получим:

Лр* = — Р + (0 ,5 + 2 .1,5*1,75 + 5)

А,

 

где-— =1,75 — приведенный коэффициент трения на 1 м для трубы d2=

а

 

= 2 0 мм.

 

Таким образом,

 

о

ol

.

дао

Др2 = ~ Р +

Ю»75 — ps

На рис. V.7, а, б приведены параболы, отвечающие уравнению

е =

7аа.

Длину каждой подводки примем /2= 2 ,25 м, тогда получим:

• - S b ( J ) ‘ ( f )* -» .« ■ * .« f = 8 -725“‘

ит. д.

При длине каждой подводки /2= 0,75 м получим:

0 = 8,12*2,605 = 5 . 3 а 2.

Рассмотрим случай, когда отопительные приборы находятся по одну сторону стояка (см. рис. V.6, б). Тогда в подводки поступает вода в ко­

личестве (?2 = бста.

При длине каждой подводки /2=0,75 м получим уравнение параболы

0 = а* = 8,12*2,605аа = 21,2аа = 4 .5 ,3 а 2.

Ийнче говоря, при том же коэффициенте затекания а при одностороннем присоединении отопительных приборов ординаты 0 будут в 4 раза боль­ ше тех же ординат при двухстороннем присоединении приборов.

Для различных типов этажестояков на рис. V.8, а, б даны другие кривые теоретических коэффициентов местных сопротивлений замыкаю­ щих участков и указаны параболы, отвечающие различным длинам под­ водок, при значениях а от 0 до 1.

Подводки длиной 1,5 м назовем подводками номинальной длины, со­ ответствующие им параболы начертим жирными линиями.

В точке встречи этих парабол с характеристикой замыкающего участ­ ка (также жирная линия) найдем искомую точку, отвечающую коэффи­ циенту затекания а при работе данного элемента трубопровода на холод­ ной воде. Для подводок номинальной длины эта точка отмечена круж-

K0M.

$ 52. Коэффициент затекания воды в отопительные приборы

/5 f5 f5*15x15

20x20*20

/5

□ 3

1

с г з

 

<Х JJO

0,6

Q6

о сао

0,8

Ofi

W

Of

243

?Яб9‘г=в '01~в.ъУ>9( i i i n i n rrr \ iii f r v n Tr i i r r n r ’i n т ш >■i ггятт'ти n n r m r

i

аУ>6>££*В ----------- „Ъь’СЫъй is —---- u g __c

Рис. V.7. Зависимость коэффициента затекания воды в отопительный прибор от отно­ сительного естественного давления щш охлаждении воды в приборе (\р е)

V. Гидравлический расчет систем водяного отопления

9 =28а2

в =7ос2

9=86 сС2

Q-2/,5 осг

Рис, V.8 . Зависимость коэффициента затекания воды в отопительный прибор от отно­

сительного естественного давления при охлаждении воды в приборе

§ 52. Коэффициент затекания воды в отопительные приборы

245

Более крутые параболы показывают, что одностороннее присоедине­ ние отопительных приборов невыгодно, так как в этом случае коэффици­ ент затекания а значительно понижается.

Для того чтобы, не решая сложных уравнений, определить значения а с учетом естественного давления от охлаждения воды в приборах, можно воспользоваться теми же характеристиками.

Откладываем по оси ординат относительные потери давления в за­ мыкающем участке, сложенные с относительным естественным давлени*

ем, т. е. откладываем значения £зам4-А/?е, при этом принимаем различ­

ные значения A pQ.

В точке пересечения характеристик подводок с суммарными характе­ ристиками замыкающего участка и естественного давления получим ис­ комые коэффициенты затекания для горячей воды.

Необходимо отметить, что коэффициент затекания можно получить в один прием только в том случае, если известна величина естествен­ ного давления, которая сама зависит от искомого коэффициента зате­ кания.

Поэтому данные графики позволяют найти искомое значение а толь­ ко путем подбора.

Однако, пользуясь несколько перестроенными графиками, можно оп­ ределить а в один прием.

Пусть к каждому этажестояку присоединено по два прибора (см. рис. V.6, а).

Естественное давление от охлаждения воды в отопительном приборе при расстоянии между центрами пробок радиатора 0,5 м равно:

ДРе — 1 »57Д^ПОд — 1,57 б 2с = 1,57

3,14Qg

CGQTа

при этом масса воды, циркулирующей в стояке, составит:

р _______ QCT_______ QCT

(V,32)

с т _ (95 — 70)с ~ 25с '

 

Примем условно, что на каждом отдельном этаже тепловая мощность отопительных приборов одинакова; тогда тепловая мощность приборов, Вт, установленных ца одном этаже:

где N — число этажей здания. В таком случае

.

3,I4*0,5Q3T*25

39,3Q3T

__ 3 ^ 3

(V.33)

ДРе —

л

QCTa

Na *

 

 

QCT®

 

Ту же зависимость можно получить иначе.

При перепаде температур tTор—£0бр=97—70=25 град в системах с замыкающими участками перепад температуры воды в подводках будет:

246 Г л а в а V. Гидравлический расчет систем водяного отопления

Следовательно, естественное давление от охлаждения воды в отопи­ тельном приборе

39,3

(V»35)

Аре —- 1 ,57Д^ПОд — N<x '

т. е. получаем то же значение, что и в уравнении (V.33).

Если разделим Дре на величину динамического давления, отвечаю­ щего скорости воды в стояке рдз, то получим относительное естествен­ ное давление

Дре = ДРе

39,3

(V.36)

РдЗ

~~ М*РдЗ

 

Отсюда можно определить динамическое давление, Па, воды в стояке:

 

39,3

(V*37)

Рд3

МхДре *

 

Зная, что значение рд3 равно

р, найдем соответствующую ско­

рость в стояке зу3, м/с.

Рассмотрим, например* этажестояк диаметром 20X15X20 мм с под­ водками номинальной длины (по 1,5 м).

На рис. V.8, а примем различные значения: а=0,9; 0,8; 0,75..., до то­ го значения а, при котором характеристики Лре=0, т. е. до того мини­ мального значения а=0,515, при котором радиатор работает на холод­ ной воде.

Принятым значениям а для данного этажестояка отвечают значения

Дре=2,35; 1,8;

1,5 и т. д.; например, при Д/=25° для N=4 получим:

'

39,3

39,3

®S

 

Рда“ Дре аЛ7 “

2,35*0,9*4

“ * “ 2 Р’

откуда щ3=0,1

м/с.

 

рвз=7,03 Па и я>3=0,12 м/с

Таким же путем для а =0,8 найдем:

и т. д.

 

 

 

Сравнение теоретических коэффициентов затекания холодной и горя­ чей воды в отопительные приборы с опытными данными, полученными ЛО ВОДГЕО при двухстороннем присоединении радиаторов «Гамма» № 1 (по 12 секций) приведено на рис. V.9 и V.10.

При расчете £ыло принято, что вода в замыкающих участках не ос­ тывает.

Таким образом, при работе радиаторов на горячей воде с увеличени­ ем скорости воды в стояке коэффициент затекания воды уменьшается.

В малых кольцах циркуляции вертикальных однотрубных систем с верхней разводкой естественное давление от остывания воды в радиато­ рах действует в сторону движения воды, а в системах с нижней развод­ кой — против движения воды. Во втором случае сопротивление водяного тракта через радиатор больше, чем в первом. Для обоих случаев справед­ ливо равенство

£зам — Спр ± ^Pe»

(V.38)

На рис. V.11 приводятся графики для определения коэффициента запекания воды а в радиаторы вертикальных однотрубных систем отоп-

$ 52 Коэффициент затекания воды в отопительные приборы

247

ления с осевыми замыкающими участками и кранами двойной регули­ ровки как с верхней, так и с нижней разводкой подающих магистралей. Эти графики применимы также и для систем с П-образными стояками, тг е. для систем с нижней разводкой подающих и обратных магистралей. В этом случае восходящие ветви П-образных стояков рассматриваются как стояки с нижней разводкой, а нисходящие — как стояки с верхней разводкой подающей магистрали. Ниже рассматривается случай одно­ стороннего присоединения радиаторов к стоякам.

Рис V.9. Сравнение теоретических данных с данными опытных определений коэффи­ циента затекания холодной воды ( — теоретические данные, — о — опытные резуль­ таты)

248

Г л а в а V. Гидравлический расчет систем водяного отопления

При вычислении £з.у монтажная высота радиатора была принята рав­ ной 0,5 м. При вычислении £пр длина каждой подводки была принята по­ стоянной и равной 0,5 м; коэффициенты местного сопротивления: крана двойной регулировки с условным диаметром 15 мм £кр= 4, для других

се

х

Рис, V.11. Определение коэффициента затекания воды а в радиаторы верти­ кальных однотрубных систем отопления с осевыми замыкающими участками и односторонним присоединением радиаторов к стоякам, Д *= 95 —7 0 = 2 5 ° С

верхней разводкой подающих магистралей, б — с нижней разводкой подающих маги»

•сиралей

§ 52. Коэффициент затекания воды в отопительные приборы

249

диаметров £кр—2; каждой утки (всего две) £у=0,5; радиатора

при

^под=15 мм £пР=1,6; при с?под^20 мм £пр=1,2. Принятые значения £ крана двойной регулировки, утки и радиатора отнесены к скорости воды в подводке wnp= w 2, в то время как в .равенстве (V.38) они отнесены к скорости воды в стояке Wcr=W3.

Цифры, характеризующие типы зтажестояков на графиках, означа­ ют: первая цифра — условный диаметр стояка, вторая — замыкающего участка, третья — подводок, мм.

При построении графиков в качестве независимой переменной при­ нята величина

Q' = <2пр у

= Q n p V ш3,

(V.39)

где QCT— тепловая Нагрузка стояка, Вт;

 

Qnp— тепловая нагрузка рассчитываемого прибора, Вт.

 

Анализ формул и графиков для систем с нижней разводкой показы­ вает, что функция a = f (Qnp ) или a = f (Q0 двузначна, т. е. одному

значению Qnp или Q' соответствуют два значения а, причем одно из них (меньшее) характеризует процесс опрокинутой циркуляции воды в ради­ аторах. На графиках левые крайние точки соответствуют тем значени­ ям а, которые являются границей между расчетной и опрокинутой цир­ куляцией.

При пользовании графиками для верхней и нижней разводок сле­ дует иметь в виду, что для расчетных значений а, лежащих за предела­ ми графиков вправо, коэффициенты затекания а принимаются равными коэффициентам, соответствующим правым крайним точкам этих графи­ ков1.

Пример V 2. Дана суммарная тепловая нагрузка П-образного стояка в пятиэтаж­

ном жилом доме QCT= 9000 Вт; тип стояка 20X 15X 20 мм

Требуется определить коэффициент затекания воды в радиатор на восходящей ветви, расчетная теплопередача которого Qnp = 1000 Вт.

Решение

Q CT _9 0 0 0 __

Quр 1000"

Далее вычисляем Q'I

Q' = Qnp 1 Щ 3/2 = 1000 V & = 27 000 Втч

VQnp /

По графику для стояка 20X15X20 мм (рис. V .ll,6 ) находим 0,437 (на рисунке

показано пунктиром).

Пример V.3. Для тех же условий, что и в предыдущем примере, требуется опреде­ лить коэффициент затекания воды в радиатор на нисходящей ветви, расчетная тепло­ передача которого Qnp= 7 0 0 Вт.

Решение

Q CT

9000

Qnp

= 1 2 ,8 6 и

700

Q' = 7 0 0 V 12,86s = 32 200 Вт.

1 При вычислении Q' для П-образных стояков тепловая нагрузка стояка QCT бе­

рется для восходящей и нисходящей ветвей суммарная.

250

Г л а в а V. Гидравлический расчет систем водяноео отопления

'Так как значение Q' лежит за пределами графика, для стояка 20X15X20 мм принимаем минимальное значение а, соответствующее правой крайней точке графика:

а==0,48 (на рис. V.11 показано пунктиром).

§53. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Расходуемое в системе давление, Па, должно быть меньше расчет­ ного циркуляционного давления, определяемого по формуле IV.50, на 10%, т. е.

2 (/?/ Z) — 0,9Дрр,

(V.40)

где / — длина участков наиболее невыгодного циркуляционного кольца теплопроводов, м;

R — удельная линейная потеря давления от трения (iio длине 1 м трубы) на соответствующих участках, Па/м;

Z — потеря давления на местные сопротивления на тех же участ­ ках, Па.

Искусственное давление Арн, создаваемое насосом, принимается; а) для зависимых систем отопления, присоединяемых к тепловым сетям через элеваторы или смесительные насосы, исходя из располагаемой разцости давления на вводе и коэффициента смешения; б) для незави­ симых систем отопления, присоединяемых к тепловым сетям через тепло­ обменники или к котельным без перспективы присоединения к тепловым сетям, исходя из предельно допустимой скорости движения воды в тепло­ проводах (по табл. IV.1), возможности увязки потери давления в цир­ куляционных кольцах систем и технико-экономических расчетов.

Ориентируясь на величину средней удельной линейной потери давле­ ния RCp, сначала определяют предварительные, а затем (с учетом поте­ ри на местные сопротивления) окончательные диаметры теплопроводов.

Расчет теплопроводов начинают с основного наиболее неблагоприят­ ного циркуляционного кольца, которым следует считать:

а) в насосной системе с тупиковым движением воды в магистра­ лях — кольцо через наиболее нагруженный и отдаленный от теплового пункта стояк;

б) в насосной системе с попутным движением воды — кольцо через средний наиболее нагруженный стояк;

'в) в гравитационной системе — кольцо, у которого в зависимости от располагаемого циркуляционного давления, значение Rcp будет наименьшим..

Средняя ориентировочная величина линейной потери давления в теп­ лопроводах расчетного циркуляционного кольца определяется по фор­

муле

,

 

 

 

 

 

Z?cp —

(1 — k) Арр

(V .41)

 

 

 

2/

 

где

k — коэффициент, учитывающий долю потери давления на мест­

 

ные сопротивления от общей величины расчетного циркуля­

 

ционного давления;

для систем отопления

с естественной

 

циркуляцией &=0,5, для систем отопления с искусственной

 

циркуляцией

0,35;

 

 

 

£/ — общая длина последовательно соединенных участков расчет­

 

ного кольца, м.