Теоретические основы гидравлического расчета, в Т. Ч. Уравнение Бернулли, потери по длине, на местные сопротивления

В основу всех методов (примечание: результат расчета от применяемого метода не зависит) построенный на уравнении Бернулли, который для участка с постоянным расходом и постоянным диаметром имеет вид: ,

где  - в следствии Ньютоновских сил, вязкости.

             

λ – безразмерный коэффициент сопротивления, зависящий от Re; К или абсолютной шероховатости.

 

Все методы расчета правомерны только для квадратичной области течения и только лишь метод удельных потерь давления на трение для любого режима течения.

 

 

              Примечание: системы с естественной циркуляцией имеют ламинарный или переходный режим течения, как правило, все насосные – квадратичный режим.

 

15. Метод характеристик сопротивления (метод гидравлического расчета). Характеристика сопротивления последовательно соединенных узлов. Характеристика сопротивления параллельно соединенных узлов.

Метод характеристик сопротивления отражает гидравлический режим только в зоне квадратичного турбулентного течения жидкости, поэтому его нельзя применять для расчета систем отопления с естественной циркуляцией.

Коэффициент местного сопротивления ζ зависит от диаметра при ΔР_мс – одинаковом для всех.

k_vs – не зависит от диаметра при постоянном ΔР_мс .

d=15 → ζ≈6

d=20 → ζ≈17         при k_v=const

d=25 → ζ≈30

k_v, м³/ч – техническая характеристика местного сопротивления, называемая пропускной способностью. Она отражает расход воды через местные сопротивления под действием разности давлений на нем ΔР_мс =0,1МПа (1 бар).

, Па, если G в кг/ч

                МПа, если G в т/ч

В методе характеристик сопротивления упрощающим обстоятельством является λ=const квадратичной турбулентной области течения и тогда тогда уравнение Бернулли представляют в следующем виде, заменяя v → f (d,G)

                                    (1)

где A и λ/d – const, зависящая от диаметра трубы и шероховатости k

ζ _{заменяющий}

ζ _зам+Σζ=ζ_{приведенное}

А – конструктивный параметр, приведен в справочных таблицах.

, т. е. А= f (d)

ΔР_уч=(А·ζ_прив)·G²_уч

А·ζ_прив=S

S – характеристика сопротивления данного участка.

Т. о. любой участок системы, деталь участка системы, а также и всю систему отопления можно охарактеризовать конкретным значением для каждого из них характеристики сопротивления.

ΔР_уч=S_уч·G²_уч                       (2)

ΔР_уз=S_уз·G²_уз

Выражение (2) показывают на возможности простого гидравлического расчета и уникальные возможности метода характеристик сопротивления при гидравлической наладке системы отопления.

Таким образом измерив ΔР_с.о. и G_с.о. получаем S_с.о. или же измерив ΔР_ст или G_ст получаем экспериментально S_стояка.

Характеристику сопротивления участка определяют по выражению:

Характеристика сопротивления узла, состоящего из последовательно соединенных участков 1,2,3

  S_уз=ΣS_1..3

При параллельном соединении участков

Для параллельных соединений:

 - соответственно проводимость каждого участка.

При этом S_общ< S_min

S₂<S₁<S₃,           S₂ → min

S_общ< S_min= S₂

 

16. Методы приведенных длин и динамических давлений (метод гидравлического расчета)

1. Метод динамических давлений

Сущность метода заключается в том, что потери давления по длине теплопроводов, т.е. потери на трение, заменяют равноценными им потерями в местных сопротивлениях.

Здесь уравнение Бернулли представляется в виде

                     

Данный метод применяется крайне редко, в тех случаях, где значительное количество местных сопротивлений.

2. Метод приведенных длин

Здесь уравнение Бернулли преобразуют к виду:

ΔР_уч=(l _уч+ l _зам)·R, Па

где R удельные потери давления на трения, Па/м

R= f (d,G)

l _зам – длина трубопровода, сопротивление которого будет идентичным потерям в местных сопротивлениях участка.

Как правило, используют табличную зависимость.

Широко применяется при расчете трубопроводов с незначительным количеством местных сопротивлений. В частности, при расчете тепловых сетей и других протяженных гидравлических систем.

В упрощенном виде однотрубные системы отопления, а также системы напольного отопления рассчитывают задаваясь величиной 30% на ΣΔР_м.с от ΔР_тр.

Тем более формула (3):

ΔР_уч=1,3·R· l _уч                                (3)

Становится актуальной при исполнении в системе отопления автоматических регуляторов расхода и регуляторов перепада давления прямого действия.