Гидравлический расчет системы отопления по удельным

Линейным потерям давления

 

Гидравлический расчет центрального водяного отопления сводится к определению экономичных сечений участков трубопроводов, обеспечивающих при определенном перепаде давления подачу необходимого количества теплоносителя ко всем отопительным приборам.

Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки.

Участок - это часть теплопровода с неизменным расходом теплоносителя.

Расчет начинают с основного циркуляционного кольца системы, в котором установлено наименьшее значение D р ₁ – отношение расчетного циркуляционного давления D р_р к длине кольца S l:

 

D р ₁ = D р_р /S l. (5.11)

 

В насосной вертикальной однотрубной системе – это кольцо через наиболее нагруженный стояк из удаленных от теплового пункта при тупиковом движении воды или через наиболее нагруженный из средних стояков при попутном движении воды в магистралях. В насосной двухтрубной системе – это кольцо через нижний отопительный прибор аналогично выбранных стояков.

Расход воды на расчетном участке теплопровода G_уч рассчитывается по формуле

G_уч = 3,6 Q_учb ₁ b ₂ /(cDt_с), (5.12)

где Q_уч - тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок ОП, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт;

с, b ₁, b ₂, Dt _с – то же, что в формулах (5.6) и (5.7).

Выбор диаметров участков производится из условия максимального приближения фактических потерь напора на трение на участке R_уч к значению средних удельных потерь давления на трение (удельное сопротивление) R_ср

R_ср = a DР_е/ å l, (5.13)

 

где a - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трение в системе, принимаемый для систем с естественной циркуляцией воды 0,5, с насосной циркуляцией - 0,65;

å l - сумма длин участков циркуляционного кольца.

По R_ср при определенных значениях G_уч по таблицам для гидравлического расчета трубопроводов (приложение В) находятся диаметр трубопровода d, фактические потери на трение R, скорость движения воды u. Эти данные заносятся в расчетную ведомость (приложение Г).

Потери давления в местных сопротивлениях участка

 

Z = å xu ² r/ 2, (5.14)

 

где å x - сумма коэффициентов местных сопротивлений в данном участке теплопровода;

u - скорость воды в теплопроводе, м/с;

u ² r/ 2 - динамическое давление воды в данном участке теплопровода, Па.

К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы, вентили, краны, ОП, котлы, теплообменники и др.

Коэффициенты x местных сопротивлений можно принимать по приложению Д (приближенные значения). Для точных расчетов коэффициенты местных сопротивлений принимают по табл. II.13…II.20 [6].

Для определения потерь давления на местные сопротивления для расчетов трубопроводов водяного отопления в зависимости от скорости движения воды и суммы коэффициентов местных сопротивлений можно использовать табл. Е.1 (приложение Е).

Местные сопротивления относятся к участку с меньшим расходом теплоносителя, а коэффициенты местных сопротивлений котлов и ОП учитывают пополам.

Общая потеря давления на расчетном участке должна быть меньше располагаемого давления, которое определяется с учетом 10%-ного запаса на неучтенные потери:

 

å (R_учl_уч+Z_уч)» 0,9 Dр_р. (5.15)

Расчет второстепенных циркуляционных колец системы проводят исходя из расчета основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки, параллельно соединенные с участками основного кольца. При этом стремятся к получению равенства

 

å (Rl+Z)_доп = 0,9 Dр_р.доп, (5.16)

где Dр_р.доп – располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных не общих участков.

Это давление принимают равным потерям давления (ранее вычисленным) на параллельно соединенных с ними участках, входящих в основное кольцо:

двухтрубной системы

Dр_р.доп = å (Rl+Z)_осн; (5.17)

однотрубной системы

Dр_р.доп = å (Rl+Z)_осн + (Dр_е.доп - Dр_е.осн), (5.18)

с поправкой на разность естественных циркуляционных давлений в рассчитываемом и основном кольце по формуле (5.6).

Невязка потерь давления в циркуляционных кольцах не должна превышать 5 % при попутной и 15 % - при тупиковой разводке систем при расчете с постоянными разностями температур [5].

Если полученная невязка больше допустимой, изменяют диаметры трубопроводов на нескольких участках и расчет повторяют.

Для однотрубной системы с замыкающими участками расход воды в приборах определяется с учетом коэффициента затекания воды в приборы, представляющего собой отношение массы воды, затекающей в прибор, к общей массе воды, проходящей по стояку:

 

a = G_пр/G_ст. (5.19)

Значения коэффициента затекания воды в приборы приведены в табл. 5.3

Таблица 5.3

Значения коэффициента затекания воды a в приборных узлах

с радиаторами секционными и панельными типа РСВ1

Приборный узел	Присоединение приборов к стояку	Подводка с замыкающим участком	a
С трехходовым краном КРТ	Одностороннее Двустороннее	- -	1,0 0,50
С проходным краном КРП	Одностороннее	Смещенным* Осевым	0,50 0,33
Двустороннее	Смещенным Осевым	0,20 0,17
* При подводках с утками для этого узла a =0,33, для остальных узлов a не изменяется

 

В однотрубных системах водяного отопления потери давления в стояках должны составлять не менее 70% общих потерь давления в циркуляционных кольцах без учета потерь давления в общих участках.

Для увязки потерь давления могут применяться составные стояки из труб различного диаметра. В первую очередь изменяют диаметр труб, соединяющих стояки с магистралями.

При невозможности увязки потерь давления путем изменения диаметра труб прибегают к диафрагмированию стояков. Диаметр диафрагмы определяют по формуле

 

, (5.20)

где G – расход воды в месте установки диафрагмы, кг/ч;

Dр_и - избыточное давление в циркуляционном кольце, Па.

Диаметр отверстия шайбы во избежание засорения должен быть не менее 5 мм.

По окончании гидравлического расчета на аксонометрической схеме системы и на планах здания проставляются диаметры рассчитанных трубопроводов и диафрагм.