Конструирование и расчёт системы отопления

 

В соответствии с заданием принимаем:

- система отопления водяная двухтрубная с верхним расположением подающей магистрали

- отопительные приборы - радиаторы типа МС-140

- источник теплоснабжения - городская водяная тепловая сеть

- теплоноситель - вода с параметрами Т_г = 135 °С, Т₀ = 70 °С

- перепад давления на вводе в здание 85 кПа

 

4.1Расчет и подбор элеватора

Элеватор выбираем по диаметру горловины d_r в зависимости от распо­лагаемой разности давлений в подающем и обратном теплопроводе на вво­де в здание.

Диаметр горловины элеватора d_r, мм, определяется по формуле

 

G_co - расход воды, подаваемой в систему отопления элеватором, кг/ч

 

DР_со - насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, Па, определяется по формуле

SQ_от- тепловая мощность системы отопления всего здания, Вт

t_r - температура воды в подающей магистрали отопления, принимаем рав­ным 95°С

t₀ - температура воды в обратной магистрали, равна 70°С

DР_ТС- разность давлений в теплопроводах теплосети на вводе в здание, Па, принимаем равной 85 000 Па

u- коэффициент смешения в элеваторе, определяется по формуле:

 

 

t₁₂ - температура горячей воды в подающем теплопроводе теплосети перед элеватором, °С, принимаем равной 140 °С

 

 

 

 

 

 

 

По вычисленному значению диаметра горловины выбираем ближай­ший стандартный элеватор

Таким является стальной элеватор водоструйный фланцевый с диаметром горловины - 15 мм, диаметром трубы - 40 мм, длиной - 425 мм.

Теперь определим диаметр сопла по формуле:

 

 

4.2Гидравлический расчет трубопроводов.

 

Гидравлический расчет трубопроводов сводится к подбору диаметров подводок, стояков и магистралей таким образом, чтобы при заданном циркуляционном давлении к каждому прибору поступало расчетное количество теплоты (теплоносителя), равное тепловой мощности системы отопления данного помещения

 

Для расчета необходимо выделить главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее удаленный и нагруженный стояк наиболее нагруженной ветви. В двухтрубных системах отопления оно проходит через отопительный прибор нижнего этажа. В системах с тупиковым движением воды в магистралях главное циркуляционное кольцо проходит через наиболее дальний стояк. В нашем случае, расчет главного циркуляционного кольца будем проводить через стояк № 7.

Определим расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле:

 

P_ц=DP_co+Б*DP_Е

DP_co- насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно 8381,92 Па,

DР_Е - естественное давление от остывания воды в отопительных приборах, Па, определяемое по формуле:

 

DP_E=6.3*h*(t_г-t_o), где

 

h - высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м, принимается равной 1.5 м,

t_г - температура воды в подающей магистрали отопления, принимаем равной 95°С,

t₀ - температура воды в обратной магистрали, равна 70°С,

DР_Е = 6,3* 1,5 (95 - 70) = 236,3 Па

Б - коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4,

Р_ц = 8381,92 + 0,4 *236,3 = 8476,44 Па

 

 

Таблица гидравлического расчета ГЦК.

 

№ участка	Q, Вт	G, кг/ч	L, м	Ø, мм	V, м/с	Pу, Па/м	P, Па
		977,30	6,5		0,48		1625,00
		466,81	6,4		0,22		320,00
		249,74	1,9		0,19		95,00
		211,90	3,2		0,15		115,20
		129,34	5,7		0,09		91,20
		35,09	8,8		0,06		70,40
7с		35,09	1,7		0,05		20,40
8с		17,20	0,7		0,04		5,60
9с		35,09	1,4		0,05		16,80
		35,09	8,9		0,06		71,20
		129,34	5,7		0,09		91,20
		211,90	3,2		0,15		115,20
		249,74	2,1		0,19		105,00
		466,81			0,22		350,00
		977,30	6,1		0,48		1525,00
							4617,20

 

 

Первым делом были рассчитаны участки, которые относятся к расчетному стояку (номера с индексом «с»). Затем – магистрали.

 

P_маг=0,9(P_ц-Р_ст)=0,9*(8476,44-42,8)=8433,64 Па

 

Ориентировочные удельные потери в магистралях:

 

Р_у.ор= P_маг/Σl=8433,64/69,3=121,7 Па/м

 

Суммарные потери давления на участках ГЦК: P_цк=4617,2 Па.

 

Р_зап=(P_ц- P_цк)/ P_ц=(8476,44-4617,2)/8476,44=45,5%

Расчёт второстепенного циркуляционного кольца.

Рассчитываем стояк, ближний к элеватору на ГЦК (стояк №10).

 

Таблица гидравлического расчета
второстепенного циркуляционного кольца
№ участка	Q, Вт	G, кг/ч	L, м	Ø, мм	V, м/с	Pу, Па/м	P, Па
		977,30	6,5		0,48		1625,00
		466,81	6,4		0,22		320,00
		249,74	1,9		0,19		95,00
		37,84	1,70		0,06		25,50
		18,58	0,70		0,04		5,60
		37,84	1,50		0,06		22,50
		249,74	2,1		0,19		105,00
		466,81			0,22		350,00
		977,30	6,1		0,48		1525,00
							4073,60

 

Расчёт потерь давления в ВЦК заканчивается проверкой невязки по формуле:

 

 

Невязка попала в необходимый интервал ±15%, поэтому система отопления спроектирована верно.

 

Расчет поверхности и подбор отопительных приборов

Расчетная поверхность нагрева отопительного прибора А_р, м², опреде­ляется по формуле:

Q_п - тепловая нагрузка на отопительный прибор, Вт, q_п - поверхностная плотность теплового потока прибора, Вт/м², определяется по формуле

q_н - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м², для радиатора МС-140 принимаем равной 650 Вт/м²,

 

 

Dt - температурный напор, °С, определяемый по формуле

t_вx, t_вых - температура соответственно на входе и на выходе из прибора, °С,

t_B - температура воздуха в помещении, в котором установлен прибор, °С,

В случае двухтрубных систем имеем t_вx = 95 °С, t_вых = 70 °С

Поправочный коэффициент b₁, и показатели степени n и Р учитывают способ подводки теплоносителя к отопительным приборам. Берем их сле­дующие значения.

 

n=0.32 b1=1 P=0.03

n=0.24 b1=0.79 P=0.07

 

Относительный расход теплоносителя через отопительный прибор для двухтрубных систем отопления рассчитывается по формуле:

Расчетное число секций в отопительном приборе N_p определяется по формуле:

А_с-поверхность одной секции для радиатора МС-140 равна 0,244 м²;

b₃-коэффициент, учитывающий способ установки прибора, принимается равный 1;

b₂-коэффициент, учитывающий число секций в приборе:

Все расчеты сведены в таблицу:

 

№ помещения	Qmn, Вт	tв, ºC	tвх	tвых	∆t	Схема	qn, Вт/м2	Ap, м2	ß2	Np	Nуст
101 УК					62,5	сверху-вниз	519,62	1,694	0,986	6,84
102 РК, 107 РК					64,5	сверху-вниз	532,89	0,957	0,920	3,61
103 К, 106 К					64,5	сверху-вниз	534,67	1,066	0,935	4,08
104 РК, 105 РК					64,5	сверху-вниз	535,49	1,120	0,941	4,32
108 УК					62,5	сверху-вниз	519,26	1,656	0,984	6,68
109 К, 110 К					64,5	сверху-вниз	532,57	0,939	0,917	3,53
111 УК					62,5	сверху-вниз	518,90	1,619	0,982	6,51
112 РК, 118 РК					64,5	сверху-вниз	532,25	0,921	0,914	3,45
113 К					64,5	сверху-вниз	534,10	1,030	0,930	3,92
114 РК					64,5	сверху-вниз	535,49	1,120	0,941	4,32
115 К					64,5	сверху-вниз	533,80	1,012	0,928	3,85
116 РК					64,5	сверху-вниз	531,92	0,902	0,911	3,37
117 РК					64,5	сверху-вниз	537,51	1,265	0,956	4,95
119 УК					62,5	сверху-вниз	519,44	1,675	0,985	6,76
120 РК, 121 РК					64,5	сверху-вниз	533,51	0,993	0,925	3,77
201 УК					62,5	снизу-вниз	376,64	2,469	1,015	10,28
202 УК, 207 УК					64,5	снизу-вниз	376,52	1,408	0,967	5,58
203 К, 206 К					64,5	снизу-вниз	380,25	1,604	0,981	6,45
204 РК, 205 РК					64,5	снизу-вниз	381,94	1,702	0,986	6,88
208 УК					62,5	снизу-вниз	376,06	2,420	1,014	10,06
209 К, 210 К					64,5	снизу-вниз	376,02	1,383	0,966	5,47
211 УК					62,5	снизу-вниз	375,48	2,370	1,013	9,84
212 РК, 218 РК					64,5	снизу-вниз	376,02	1,383	0,966	5,47
213 К					64,5	снизу-вниз	379,36	1,555	0,978	6,23
214 РК					64,5	снизу-вниз	382,35	1,726	0,987	6,99
215 К					64,5	снизу-вниз	377,98	1,482	0,973	5,91
216 РК					64,5	снизу-вниз	375,51	1,358	0,964	5,36
217 РК					64,5	снизу-вниз	386,14	1,968	0,999	8,06
219 УК					62,5	снизу-вниз	376,35	2,445	1,015	10,17
220 РК, 221 РК					64,5	снизу-вниз	377,50	1,457	0,971	5,80
ЛК					66,5	сверху-вниз	579,84	3,829	1,040	16,31