 |
Последовательность выполнения гидравлического расчета.
|
|
|
|
Дисциплина: ООМкЗд
Модуль: Отопление
Лекция 2. Гидравлический расчет систем отопления
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Расчет основан на следующем принципе: при установившемся движении воды действующаяв системе разность давлений (насосного и естественного) полностью расходуется на преодоление сопротивления движению.
Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления.
На основе гидравлического расчета осуществляется выбор диаметра труб d, мм, обеспечивающий при располагаемом перепаде давления в системе отопления ΔPo, Па, пропуск заданных расходов теплоносителя G, кг/ч.
Перед гидравлическим расчетом должна быть вычерчен план системы отопления в масштабе 1: 100 и схема системы отопления.
Задачей гидравлического расчета является выбор экономически целесообразного диаметра труб системы отопления, обеспечивающих при заданном ΔPp пропуск расчетных расходов воды по всем участкам и всем отопительным приборам.
Потери давления в общем виде в системе отопления складываются из потерь давления на трение и потерь давления на местные сопротивления.
Величина потерь давления на трение на участке трубопровода определяется по уравнению Дарси-Вейсбаха:
PТР = (λ /dу)·((ν2ρ)/2)=R, (1)
где (ν2 ρ)/2 – динамическое давление;
λ – коэффициент гидравлического сопротивления,
характеризующий потери давления на трение и зависит
от характера движения жидкости;
dу – условный проход (внутренний диаметр) трубы, мм;
v – скорость движения воды в трубопроводе, м/с;
ρ – плотность воды, кг/м3
|
|
|
R – удельные потери давления на трение
Потери давления на местные сопротивления зависит от вида местного сопротивления и структуры потока, и определяется по уравнению:
PМС = ξ·(ν2ρ)/2=Z, (2)
где ξ –коэффициент местного сопротивления, (запорно-регулирующая
арматура, тройники, отводы, сужения, расширения и т.д.);
Kоэффициент местного сопротивления показывает потерю давления, выраженную в долях динамического давления потока.
Потери давления в системе отопления ΔPco, Па, определяются но формуле
ΔРСО= ΔPТРl+Δ PМС=(λ /dу)·((ν2ρ)/2)+ ξ·(ν2ρ)/2=RL+Z
ΔРСО= Rl+Z (3)
1.1 Определение располагаемого перепада давления в системе отопления.
Располагаемый перепад давления для создания циркуляции воды ΔPp, Па, для местного источника или независимой системы определяется по формуле:
а) в тупиковой вертикальной однотрубной системе с качественным регулированием теплоносителя:
-с верхней разводкой:
ΔPp= ΔPн+ ΔPe.np+ ΔPe.mp, (4)
-с нижней разводкой магистралей:
ΔPp= ΔPн+ ΔPe.np, (5)
б) в тупиковой горизонтальной однотрубной и вертикальной двухтрубной системах:
-с верхней разводкой:
ΔPp= ΔPн+ 0,4(ΔPe.np+ ΔPe.mp), (6)
-с нижней разводкой магистралей:
ΔPp= ΔPн+ 0,4 ΔPe.np, (7)
где ΔPe.np, ΔPe.mp – естественное циркуляционное давление,
возникающее вследствие охлаждения воды соответственно в
отопительных приборах и трубах циркуляционного кольца, Па;
ΔPн – давление, создаваемое циркуляционным насосом, Па.
При зависимом присоединении потребителя к централизованным тепловым сетям ΔPp принимается по техническим условиям выдаваемым энергоснабжающей организацией.
В сантехнике применяют в основном четыре метода гидравлического расчета:
-метод удельных потерь давления на трение;
-метод характеристик сопротивления;
-метод динамического давления;
|
|
|
-метод приведенных длин;
Для расчета систем отопления применяют два первых два метода расчета.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ПО УДЕЛЬНЫМ ПОТЕРЯМ ДАВЛЕНИЯ НА ТРЕНИЕ
При расчете по этому способу потери давления (от трения R, Па/м, и местные потери давления) в системе отопления, Па, находят как сумму потерь давления на каждом участке системы по формуле:
ΔPco= k∑(R l + Z), (8)
где l – длина трубы, м;
Z – потери давления в местных сопротивлениях, Па
Последовательность выполнения гидравлического расчета.
1)На аксонометрической схеме выбирается главное циркуляционное кольцо. В двухтрубных системах водяного отопления оно проходит при тупиковой разводке магистралей через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного и удаленного от теплового центра стояка, а при попутном движении воды в магистралях –через нижний прибор наиболее нагруженного среднего стояка.
Главное циркуляционное кольцо начинается от узла управления по ходу движения теплоносителя.
В однотрубных схемах отопления при тупиковом движении теплоносителя – это кольцо через наиболее нагруженный и удаленный от теплового пункта стояк, а при попутной схеме –через наиболее нагруженный средний стояк.
2)Главное циркуляционное кольцо разбивают на расчетные участки (Участок – отрезок магистрали с постоянным расходомтеплоносителя и диаметром),
3)Для предварительного выбора диаметра трубопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу, Па:
RСР = (1-в) ΔРР / ∑l, (9)
где в - поправочный коэффициент, учитывающий долю местных потерь давления в системе [Спр. пр. Староверова, ч.I, т. II.21];
ΔРР – располагаемый напор на вводе в здание;
∑l – сумма длин участков по главному циркуляционному кольцу, м.
4) Определяют расход теплоносителя на расчетных участках, кг/ч:
GУЧ = 3,6 QУЧ / с (tП - tО) (10)
где QУЧ - тепловая нагрузка на расчетном участке, Вт;
с – теплоемкость воды;
tП и tО – температура воды в подающем и обратном трубопроводах.
5) Ориентируясь на величину Rcp, и GУЧ по предельно-допустимым скоростям движения теплоносителя по таблицам гидравлического расчета принимается диаметр труб dу, фактические удельные потери R, и фактическая скорость теплоносителя v.
|
|
|
6) Определяют коэффициент местных сопротивлений Σξ, затем по известным значениям v и Σξ определяют Z, Па.
Местные сопротивления на границах 2х участков, относят к участку с меньшим расходомтеплоносителя.
7) Общие потери давления на участке определяются (Rl + z) и записываются нарастающим итогом в главном циркуляционном кольце ∑(Rl + z).
8) Потери давления в главном кольце должны быть меньше располагаемого давления ΔPp, при этом должно выполняться условие:
А= ΔРР – ΔPГЦК / ΔРР х 100%,
Запас должен быть 5-10% (на неучтенные потери).
9) Если указанное условие выполняется, тогда приступают к расчету и увязке давлений во второстепенных циркуляционных кольцах через промежуточные стояки.
Как правило увязка не получается (т.е. невязка составляет более 15 %). Для гидравлической увязки стояков применяют статические или динамические балансировочные клапаны.
|
|
|
