Определение темпер. воды на участках однотрубного стояка (ветви)

Рассмотрим схему стояка однотрубной вертикальной системы отопления с верхней разводкой и смещенными рабочими замыкающими участками. Рис 11.2

Рассмотрим схему движения воды в трубопроводах стояка. Сделаем допущения, что вода остывает в отоп. приборах. В стояк поступает расход воды G _ст с температурой t ₂ – с этой же темп-рой вода поступает в отоп. прибор третьего этажа. Определим тепловую нагрузку стояка как сумму тепловых нагрузок присоединенных к нему отопительных приборов

,                                (11.12)

где , , , – тепловая нагрузка стояка, отопительного прибора третьего, второго, первого этажей.

Определим расход воды проходящий по стояку, кг/с

                                    (11.13)

где с– массовая теплоемкость воды ; – темп-ра воды, с кот. она входит в стояк и выходит из стояка ;

Расход воды в стояке может быть определен                                             (11.14) где    – темп-ра воды на соответствующем участке стояка, ;

Сделаем допущение, что теплоемкость воды постоянна.

Приравняем (11.21) и (11.22)

.                                 (11.15)

.                   (11.16)

.                             (11.17)

Расход воды в стояке может быть определен по формуле

.                            (11.18)

Приравняем (11.13) и (11.18)

                               (11.19)

.               (11.20)

.                            (11.21)

.      (11.22)

.                      (11.23)

.

где  - тепловая нагрузка отопительных приборов, присоединенных до рассмотренного участка, считая по ходу движения воды, Вт.

Формула справедлива для всех однотрубных систем.

После определения температуры смеси становятся известными температуры воды, с которой она поступает в каждый отопительный прибор, присоединенный к стояку, но неизвестными остаются температура воды, с которой она выходит из отопительного прибора, эти температуры необходимо уметь определять для расчета отопительных приборов.

Температура воды, выходящей из отопительного прибора, ^оС, определяется по формуле

,                          (11.24)

где  - температура воды, с которой вода поступает в отопительный прибор,  ^оС.

 - перепад темп-р воды в отопительном приборе,  ^оС.

Перепад темп-р воды в отопительном приборе определяется:

                                  (11.25)

 - тепловая нагрузка рассматриваемого прибора, Вт.

с - массовая теплоемкость воды ();

- расход воды через рассматриваемый отопительный прибор,  определяется по выражению

                                   ( 11.26 )

 - коэф. затекания воды в отоп. прибор, кот. показывает долю воды, затекающей в отопительный прибор от расхода воды ч/з стояк или ветвь.  - расход воды проходящий по стояку.

Коэффициент затекания воды в отопительный прибор обычно определяется экспериментально для различных конструкций узлов отопительного прибора.

Способы гидравлического расчета трубопроводов систем водяного

Отопления

При расчете трубопроводов систем водяного отопления используются различные способы:- удельной потери давления; - характеристик сопротивления;- динамических давлений; - эквивалентных сопротивлений;- приведенных длин.

Из курса «Механика жидкости и газа» известна формула для определения потери давления на участке трубопровода , Па: ,    (12.1)

где - безразмерный коэффициент сопротивления вследствие трения о внутреннюю поверхность стенки трубопровода; - длина трубопровода, м; - внутренний диаметр трубопровода, м;  - сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассматриваемом участке трубопровода;  - скорость движения воды, м/с; - плотность воды, кг/м³;  - потери давления по длине, Па;

- потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Из формулы (12.1) следует, что величина удельной потери давления на трение , Па/м, определяется по формуле

.                                            (12.2)

По формуле (12.2) составлены таблицы для гидравлического расчета стальных трубопроводов. При проведении гидравлических расчетов по способу удельной потери давления обычно используются таблицы, которые имеются в [спр. Проектир.]. Причем имеются таблицы для расчета стальных легких и обыкновенных труб по ГОСТ 3262 при мм. Эквивалентная шероховатость внутренней поверхности стальных труб мм принята в соответствии с рекомендациями Всесоюзного теплотехнического института (ВТИ) и соответствует стальным трубам более года хранившимся на открытом складе. В [спр. проект] имеются следующие таблицы: «Расчет трубопроводов водяного отопления при перепадах температуры воды в системе 95-70 ^оС и при 105-70 ^оС» и «Расчет трубопроводов водяного отопления при перепадах температуры воды в системе 130-70 ^оС и при 150-70 ^оС».

В приложении Л СНБ по отпл. и вентил. приводятся также расчетные значения перепадов температуры воды в системе отопления 85-65 ^оС, 110-70 ^оС, 115-70 ^оС. При перепадах температур 85-65 ^оС, 110-70 ^оС следует пользоваться таблицами для переводов температуры воды 95-70 ^оС и 105-70 ^оС. При перепадах температуры 115-70 ^оС следует пользоваться таблицами для перепадов температур воды 130-70 ^оС, 150-70 ^оС.

Коэф. местных сопротивлений обычно определяются по таблицам. Причем имеются таблицы, в которых приводятся точные и приближенные их значения. Точные значения КМС используются при расчете гравитационных систем, типовом проектировании, расчете систем отопления уникальных зданий.

При расчете по способу характеристик сопротивления потери давления на участке трубопровода , Па, определяется по известной из курса «Механика жидкости и газа» формуле ,                                                (12.3)

где  - характеристика сопротивления рассматриваемого участка трубопровода, Па/(кг/с)²;  - расход воды на рассматриваемом участке трубопровода, кг/с.

Характеристика сопротивления рассматриваемого участка трубопровода ,Па/(кг/с)², определяется по формуле

,                                       (12.4)

где - то же, что в формуле (12.1); - удельное динамическое давление в рассматриваемом трубопроводе, т.е. динамическое давление, имеющее место в трубопроводе при движении по нему единицы расхода (кг/с) воды, Па/(кг/с)².

Определение характеристик сопротивления по формуле (12.4) не представляется сложным, так как величины  и  приводятся для стальных труб в литературных источниках (например [спр. Проект.]) в зависимости от диаметра трубы и способа циркуляции (гравитационная или насосная) воды в системе.

Способ расчета по удельной потери давления более точен по сравнению со способом расчета по характеристикам сопротивления, так как при расчете по характеристикам сопротивления используются усредненные значения коэффициентов сопротивления вследствие трения о внутреннюю поверхность стенок трубы . Способ расчета по удельной потери давления рекомендуется использовать при расчете систем с естественной циркуляцией воды, типовом проектировании и расчете систем отопления уникальных зданий.

Для гидравлического расчета полимерных и металлополимерных труб можно использовать таблицы, которые приведены в [Сканави].

В случае применения медных, стеклянных и других труб, можно удельную потерю давления на трение определять по формуле (12.2). Для определения величины безразмерного коэффициента  можно рекомендовать следующие формулы

при числе Рейнольдса    - ,                       (12.5)

при 2300 <  <   - ,                                   (12.6)

 

при  <  <   - ,                         (12.7)

 

при  - ,                                   (12.8)

где - внутренний диаметр трубопровода, мм;

- эквивалентная шероховатость внутренней поверхности стенки трубопровода, мм.

Формулы (12.5)÷(12.8) можно применять для определения безразмерного коэффициента  при расчете стальных, полимерных и металлополимерных труб.