книги / Отопление и вентиляция. Ч1 Отопление
.pdf§ 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. |
|
|
|