10473
.pdf60
Рис. 22. К расчету коэффициента местного сопротивления тройника
В курсовом проекте местные сопротивления и их значения рассчитыва-
ются для каждого расчѐтного участка, аналогично первому.
Имеем: (Rl z) = 654 + 528 = 1182 Па < 1290 Па (невязка 5,3%).
1,2,3,11,12,13
Проверка. Увязка потерь давления в полукольцах расчѐтной правой вет-
ви системы отопления от точки «а» до точки «з»:
– ближнего 5-го и дальнего 8–го стояков:
Рст5 = Рст8+ (Rl z) = 8863 + 654 + 528 = 10045 Па;
1,2,3,11,12,13
10045 ≈ 10153 Па (невязка 1,06%);
– ближнего 5-го и промежуточного 6-го стояков:
Рст5 = Рст6+ (Rl z) Рст5 = 10153 + 201,4 + 170 = 10524 Па;
3,11
10524 > 10153 Па (невязка 3,5%).
Наибольшие потери давления в полукольце через промежуточный 6-ой стояк равны 10524 Па.
Далее выполняется гидравлический расчѐт подающего и обратного маги-
стральных трубопроводов от ближнего 5-го стояка до элеватора (участки 4, 5,
6,7, 8, 9, 10):
8,9,10
(Rl z) = 117,1 + 396,3 + 875 + 56,5 + 298,3 + 569,5 + 145,1 = 2458 Па.
4,5,6,7
Потери давления в циркуляционном кольце системы отопления через са-
мый невыгодный стояк с учѐтом запаса 10% составляют:
|
|
|
61 |
|
|
11 |
|
Pр |
1,1 Pст6 |
(Rl z) = 1,1 · (10153 + 201,4 + 2458 + 170 = |
|
|
|
3 |
|
= 1,1 · 12982 = 14281 Па. Величина Рр = 14281 Па используется при рас-
чете элеватора [17].
14. ЭПЮРА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ДАВЛЕНИЯ
Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца системы во-
дяного отопления с тупиковым движением воды дает возможность установить изменение давления по всей длине подающих и обратных магистралей. Эпюра позволяет выявить располагаемое циркуляционное давление в точках присое-
динения к магистрали стояков, входящих в промежуточные циркуляционные кольца для увязки потерь давления в этих кольцах (рис. 23).
Для построения эпюры циркуляционного давления по горизонтали откла-
дывают длины участков расчетной магистрали и наносят номера стояков, по вертикали – потерю давления в участках расчетной магистрали и в стояках. Из-
менение давления по длине каждого участка магистрали считается равномер-
ным и величины потерь давления выбирают из таблиц гидравлического расчета магистрали (более подробно см. [19, 20, 21] и курс лекций).
62
Рис. 23. Эпюра давлений в расчетной (правой) ветви системы отопления
15. ПРИМЕР ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА СЕКЦИЙ РАДИАТОРОВ МС-140
Расчѐт рассмотрим на примере стояка 5. Согласно расчету (табл. 9) в по-
дающей и опускной ветви стояка dст×dзу×dп = 20×15×20 мм. Расход воды в стоя-
ке Gст5 = 370 кг/ч.
Температура воды на входе в приборы определяют по формуле (17): tн1 = 105 °С;
tн2 = 105 – 1120·3.6/419·370 = 102,4°С;
63
tн3 = 105 – (1120 + 730)·3,6/4,19·370 = 100,79 °С; tн4 = 105 – (1850 + 730)·3,6/4,19·370 = 99,01 °C; tн5 = 105 – (2580 + 730)·3,6/4,19·370 = 97,31 °C; tн6 = 105 – (3310 + 730)·3,6/4,19·370 = 95.62 °C; tн7 = 105 – (4040+ 730)·3,6/4,19·370 = 93,93°C; tн8 = 105 – (4770 + 730)·3,6/4,19·370 = 92,23°C; tн9 = 105 – (5500 + 730)·3,6/4,19·370 = 90,53°C; tн10 = 105 – (6230 + 1310)·3,6/4,19·370 = 87,50 °C; tн11 = 105 – (7540 + 1310)·3,6/4,19·370 = 84,45 °C; tн12 = 105 – (8850 + 730)·3,6/4,19·370 = 82,76 °C; tн13 = 105 – (9580 + 730)·3,6/4,19·370 = 81,06 °C; tн14 = 105 – (10310 + 730)·3,6/4,19·370 = 79,37 °C; tн15 = 105 – (11040 + 730)·3,6/4,19·370 = 77,67 °C; tн16 = 105 – (11770 + 730)·3,6/4,19·370 = 75,98 °C; tн17 = 105 – (12500 + 730)·3,6/4,19·370 = 74,28 °C; tн18 = 105 – (13230 + 730)·3,6/4,19·370 = 72,59 °C; tо = 70°С.
Кпр = 10,92 Вт/(м2·°С) (для радиатора МС-140-108).
По приложению 12 принимаем коэффициент β1 = 1. Тогда требуемая по-
верхность нагрева прибора:
Fпр = |
1120 |
= 1,18 м2. |
10,92(105 18) |
Определяем полезную теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов в помещении (рис. 24):
d = 15 мм, l = 0,5 м.
d = 20 мм, l = (2,7 – 0,5) + 2 · 0,5 = 3,2 м.
Fтр = 0,067 · 0,5 + 0,084 · 3,2 = 0,303 м2.
Расчетная поверхность нагрева:
Fр = 1,18 – 0,303 = 0,877 м2.
Количество секций в первом по ходу воды приборе (предварительно, без
64
учета конкретных значений принятых в проекте значений коэффициентов β2 и
β3 в формуле 40) равно:
N = Fпр/fс = 0,877/0,242 = 3,6.
Принимаем к установке 4 секции. Опыт эксплуатации систем отопления показывает, что для стабилизации теплового режима в помещении минималь-
ное количество секций в нагревательном приборе должно быть не менее трех.
Данные по расчету нагревательных приборов заносим в таблицу 11.
Рис. 24. Расчетная схема к примеру расчета
16. ПРИМЕР РАСЧЕТА ОДНОТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С КОНВЕКТОРНЫМИ УЗЛАМИ
Стояки однотрубной системы отопления с конвекторными узлами – про-
точные. Особенность расчета системы заключается в тепловом расчѐте стояка.
Рассмотрим стояк 5. Суммарная нагрузка стояка 5 (рис. 21) Qст5 = 15080 Вт.
Температура теплоносителя на входе в стояк tг = 105°С; расчѐтный пере-
пад температур ∆tст = 35°С; температура воздуха в отапливаемых помещениях tв
= 18°С. Высота этажестояка 2,8 м. Конвекторы устанавливаются под окнами;
стояк – проточный. Расход воды в стояке (2):
15080
G 0,103кг/с.
ст |
4190 |
35 |
|
Расчѐт гидравлического сопротивления стояка ведется в два этапа.
Предварительный расчет
65
По величине тепловой нагрузки первого, среднего и последнего этажей и по значению θср, °C, рассчитываемому по формуле:
|
|
|
tг |
tо |
t |
|
, |
(42) |
ср |
|
2 |
в |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
где tо – температура теплоносителя на выходе из стояка, предварительно определяем значения тепловых потоков конвекторов при нормированных усло-
виях и, соответственно, их типоразмеры. Тепловые нагрузки: 1-го этажа 1120
Вт, 1120 Вт; 4-го этажа 730 Вт, 730 Вт; верхнего этажа 1310 Вт, 1310 Вт.
Принимаем конвектор «Универсал» КН 20-1,049. Диаметры труб этаже-
стояка принимаем равными 20 мм. Общая длина труб промежуточного этаже-
стояка 4,0 м (1,0 м на подводки к приборам), верхнего – 1,65 м. Условный диа-
метр труб узлов присоединения стояка к магистралям 20 мм. |
|
|||||
Определяем характеристику сопротивления этажестояка: |
|
|||||
S1 = S+ S′, |
|
(43) |
||||
где S – характеристика сопротивления |
конвектора без |
трубопроводов |
||||
(приложения 6, 7), Па/(кг/с)2; |
|
|
|
|
|
|
S' – характеристика сопротивления трубопроводов одного этажестояка |
||||||
без конвектора, Па/(кг/с)2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
S A |
|
|
l |
|
, |
(44) |
d |
в |
|
|
|
|
гдеА – удельное скоростное давление в трубопроводах при расходе теп-
лоносителя 1 кг/с, Па/(кг/с)2, (приложение 8); ∑ζ – сумма коэффициентов местного сопротивления на рассчитываемом
участке системы.
Для одного этажестояка S = 2,29 · 104 Па/(кг/с)2.
Для промежуточного этажестояка по (24):
Sп′= 0,413 · (1,8 · 4 + 3) · 104 = 4,21 · 104 Па/(кг/с)2.
Для трубопроводов верхнего этажа:
Sп′ = 0,413 · (1,8 · 1,65 + 1,5) · 104 = 1,85 · 104 Па/(кг/с)2 .
Характеристики сопротивлений одного этажестояка:
66
S1п = (2,29 + 4,21) · 104 = 6,5 · 104 Па/(кг/с)2;
S1в = (2,29 + 1,85) · 104 = 4,14 · 104 Па/(кг/с)2.
Рассчитываем суммарную характеристику сопротивления промежуточ-
ных этажестояков:
16 · S1п= 16 · 6,5 · 104 = 104 · 104 Па/(кг/с)2.
Определяем характеристики сопротивления узлов присоединения стояка
к подающей и обратной магистралям с установкой вентиля (приложение 9):
S2= 7,23 · 104 Па/(кг/с)2; |
S3= 2,06 · 104 Па/(кг/с)2. |
Определяем суммарную |
характеристику сопротивления трубопроводов |
верх него этажа: 2 · S1в = 2 · 4,14 · 104 = 8,28 · 104 Па/(кг/с)2.
Полная характеристика сопротивления стояка составляет:
Sст= (104 + 8,28 + 7,23 + 2,06) · 104 = 121,57 · 104 Па/(кг/с)2.
Гидравлическое сопротивление стояка:
Pст Sст Gст2 =121,57·104 · 0,1032 = 12987 Па.
Уточненный расчет
Уточненное гидравлическое сопротивление стояка рассчитывается после его теплового расчѐта, когда будут определены типоразмеры конвекторов. Теп-
ловой расчѐт сведен в таблицу 6.
Графа 1. Номера этажей по ходу движения воды.
Графа 2. Расчетные теплопотери помещения, компенсируемые установ-
ленным конвектором.
Графа 3. ∑Qпом – суммарные теплопотери помещений, расположенных по ходу теплоносителя до рассчитываемого прибора, Вт.
Графа 4. tн – начальная температура теплоносителя на входе в рассчиты-
ваемый прибор, °С:
t |
|
t |
|
|
Qпом |
, |
(45) |
|
в |
г |
cв Gст |
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
где tг = 105 °С.
Графа 5. tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС.
67
Графа 6. Понижение температуры воды в конвекторе, оС, tпр Qпом .
cв Gст
Графа 7. Температурный напор θср, оС, определяемый по формуле (22).
Графа 8. Коэффициент β1, учитывающий снижение температуры теплоно-
сителя за счет остывания его в стояках, определяется по приложению 12.
Графа 9. Полезный тепловой поток 1 п.м. трубопровода, Qтр, Вт/м, опре-
деляется по приложению 10 по величине θср.
Графа 10. Полезный тепловой поток этажестояка, Qтр, Вт.
Графа 11. Qпрр – тепловой поток отопительного прибора в расчетных ус-
ловиях, Вт, Qпрр = Qпом−β1Qтр.
Графа 12. φ1 – безразмерный поправочный коэффициент, с помощью ко-
торого учитывается изменение теплового потока конвектора при отличии рас-
четного температурного напора от нормируемого (принимается по приложению
11, по величине θср). Данный коэффициент следует вводить при схеме движе-
ния теплоносителя «снизу – вверх». Однако, если перепад температур теплоно-
сителя в приборе ∆tпр< 5°С, влиянием схемы движения теплоносителя можно пренебречь и этот коэффициент не вводить;
Графа 13. φ2 – безразмерный поправочный коэффициент, с помощью ко-
торого учитывается изменение теплового потока конвектора при отличии рас-
четного массного расхода теплоносителя от нормированного. Принимается по приложению 12, по величине Gст, кг/с.
Графа 14. Qпрн – требуемый тепловой поток прибора, приведенный к нор-
мированным условиям, Вт; Qпрн Qпрр 1 2 .
Графа 15. Тип конвектора, определяется по справочнику [4].
Графа 16. Монтажный номер конвектора, определяется по справочнику
[16] или каталогам заводов-производителей.
Графа 17. Номинальная (нормированная) теплоотдача запроектированных конвекторов, Qн, Вт, определяется по справочнику [4] или каталогам заводов-
68
производителей.
Графа 18. Невязка, %, определяющая правильность подбора конвектора,
Qн Qпрн / Qн 100% .
По результатам теплового расчета стояка №5 определяем следующие типоразмеры и количество конвекторов с соответствующими гидравлическими характеристиками этажестояков:
КН-0,4К S1 = S + S′ = (1,85 + 4,21) · 104 = 6,06 · 104 Па/(кг/с)2 – 7 шт; КН-0,479К S1 = (1,995 + 4,21) · 104 = 6,205 · 104 Па/(кг/с)2 – 7 шт; КН-0,787К S1 = (1,995 + 4,21) · 104 = 6,205 · 104 Па/(кг/с)2 – 1 шт; КН-0,918К S1 = (2,14 + 4,21) · 104 = 6,35 · 104 Па/(кг/с)2 – 1 шт; КН-1,18К S1 = (2,44 + 1,85) · 104 = 4,29 · 104 Па/(кг/с)2 – 2 шт.
ΣS1 = (6,06 ·7 + 6,205 · + 6,205 + 6,35 + 4,29 · 2) · 104 = 106,99 · 104 Па/(кг/с)2.
Sст= S1 + S2 + S3 = (106,99 + 7,23 + 2,06) · 104 = 116,28 · 104Па/(кг/с)2.
Pст = 116,28 · 104 · 0,1032 = 12336 Па.
Уравнивание потерь давления в полукольцах системы отопления и в стояках с конвекторными узлами проводится аналогично системам с радиаторными узлами.
69
Таблица 9
Гидравлический расчет стояков однотрубной системы отопления
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
Узел стояка |
Эскиз узла |
стояка№ |
|
участок.Замык |
|
подводка |
|||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|||||
Присоединение стояка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
длиной 1 м к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
подающей магистрали |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
(с установкой вентиля) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Добавка на длину стояка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
свыше 1 м при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l = 0,5 м |
20 |
|
|
|
|
||||||||||||
присоединении к |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
подающей магистрали |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№№ стояков |
|
|
|
|
||
|
Ближнего 5 |
|
Промежуточного 6 |
|
Дальнего 8 |
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Характеристика сопротивления узлов стояка S·10-4, Па/(кг/ч2) |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
одного |
|
|
одного |
|
|
одного |
|
|
||
|
кол-во |
сумма |
|
|
кол-во |
сумма |
|
кол-во |
сумма |
|
узла |
|
|
узла |
|
|
узла |
|
|
|
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
68 |
55,8 |
1 |
55,8 |
55,8 1 |
55,8 |
– |
– |
– |
0.5x5,8 |
1 |
2,9 0,5x5,8 1 |
2,9 |
– |
– |
– |
|
|
|
|
1,5x1,77 |
1 |
2,66 |