Расчетно-графическая работа

«Гидравлический расчет двухтрубной

гравитационной системы отопления»

Выполнил: студент гр. ПТ-06 Пономарев М.С.

Проверил: Волкова Н.Ю.

Н.Новгород, 2009 г.

Содержание

1. Цель работы 4

2. Исходные данные 5

3. Расчет первого кольца

3.1 Определение располагаемого давления 7

3.1.1 Тепловая нагрузка на два прибора 7

3.1.2 Тепловая нагрузка на один прибор 7

3.2 Определение расхода теплоносителя на участках системы

отопления 7

3.3 Определение диаметров трубопроводов 8

3.4 Определение действительных скоростей 8

3.5 Определение режима движения жидкости 9

3.6 Определение потерь давления на линейные и местные

сопротивления 9

3.6.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления 9

3.6.2 Определение потерь давления на местные сопротивления 10

3.7 Определение общих потерь давления в первом кольце 11

3.8 Определение невязки между общими потерями давления и располагаемого давления 11

4. Перерасчет первого кольца

4.1 Определение действительных скоростей 11

4.2 Определение режима движения жидкости 11

4.3 Определение потерь давления на линейные и местные

сопротивления 12

4.3.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления 12

4.3.2 Определение потерь давления на местные сопротивления 12

4.4 Определение общих потерь давления в первом кольце 12

4.5 Определение невязки между общими потерями давления и располагаемого давления 12

5. Установка точки А для перехода диаметров

5.1 Определение потерь давления на линейные и местные

сопротивления 13

5.1.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления 13

5.1.2 Определение потерь давления на местные сопротивления 13

5.2 Определение невязки между общими потерями давления и располагаемого давления 13

6. Расчет второго кольца

6.1 Определение располагаемого давления 14

6.2 Определение расхода теплоносителя на участках системы

отопления 14

6.3 Определение диаметра трубопровода 15

6.4 Определение действительной скорости 15

6.5 Определение режима движения жидкости 15

6.6 Определение потерь давления на линейные и местные

сопротивления 15

6.7 Определение общих потерь давления во втором кольце 16

6.8 Определение невязки между общими потерями давления и

располагаемого давления 16

7. Перерасчет второго кольца

7.1 Определение действительной скорости 16

7.2 Определение режима движения жидкости 16

7.3 Определение потерь давления на линейные и местные

сопротивления 17

7.3.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления 17

7.3.2 Определение потерь давления на местных сопротивлениях 17

7.4 Определение общих потерь давления во втором кольце 17

7.5 Определение невязки между общими потерями давления и

располагаемого давления 17

8. Второй перерасчет второго кольца

8.1 Определение действительной скорости 18

9. Расчет диаметра диафрагмы для гашения излишнего давления 18

Литература 19

1. Цель работы

1) Определить действующие напоры в расчетных кольцах системы

2) Определить расчетные расходы воды на участках

3) Подобрать диаметры трубопроводов

4) Определить потери давления на трение и местные сопротивления

5) Предусмотреть (если необходимо) гашение излишнего давления.

2. Исходные данные

1. Схема 2-х трубной отопительной системы с указанием длин участков трубопроводов и размещения нагревательных приборов.

2. Температура горячей воды t₁ = 92 ⁰C

3. Температура охлажденной воды t₂ =65 ⁰C

4. Тепловые нагрузки на приборы:

q₁ = 5700 Вт,q₂ = 8650 Вт

3. Расчет первого кольца

3.1 Определение располагаемого давления:

, Па, (1)

где - плотность охлажденной воды, , =980,59 , ;

- плотность горячей воды, , =964,67 , ;

- ускорение свободного падения, , =9,81 ;

- расстояние по вертикали от центра нагрева до центра охлаждения (от середины высоты котла до середины нагревательного прибора), м, =2,7 ;

- дополнительное давление за счет охлажденной воды в магистрали и стенах, Па, = 200 Па .

Па

Первое кольцо разбивается на два участка:

3.1.1 Тепловая нагрузка на два прибора.

К – 1 – 2 – 3 – 4 ; 8 – 9 – 10 – 11 - 12 – 13 – К

м

- длина первого участка.

3.1.2 Тепловая нагрузка на один прибор.

4 – 6 – 7 – 8

м

- длина второго участка.

3.2 Определение расхода теплоносителя на участках системы отопления

, (2)

Где - тепловая нагрузка на первом приборе, Вт, =5700 Вт;

- тепловая нагрузка на втором приборе, Вт, =8650 Вт;

- удельная теплоемкость воды, , =4,2 ;

- температура горячей воды, , =92 ;

- температура охлажденной воды, , =65 ;

- средняя плотность воды, ;

(3)

3.3 Определение диаметра трубопровода.

, (4)

Где V_доп – допускаемая скорость движения теплоносителя, не препятствующая движению воздуха в противоположном направлении , см/с

20 см/с, . Принимаем =10 см/с.

(5)

Где - площадь живого сечения, ;

- диаметр трубы, :

(6)

Ближайший стандартный диаметр =40 =0,04 ,

Ближайший стандартный диаметр =25 =0,025 ,

3.4 Определение действительных скоростей.

(7)

Где - подобранный стандартный диаметр, см.

Условие по скоростям выполнено, значит выбран верно.

Условие по скоростям выполнено, значит выбран верно.

3.5 Определение режима движения жидкости.

(8)

Где -действительная скорость, м/с;

- подобранный стандартный диаметр,м;

- коэффициент кинематической вязкости, зависящий от температуры, выбираемый по средней плотности (температуре):

=78,5 = 0,0039см²/с= 0, 39*10^-6м²/с, .

, режим движения турбулентный.

, режим движения турбулентный.

- значение числа Рейнольдса, при котором происходит смена режима движения от ламинарного к турбулентному.

3.6 Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления.

3.6.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления.

, Па (9)

Где - линейные потери давления, Па;

- коэффициент гидравлического трения, определяемый по формуле Альтшуля:

(10)

Где - внутренний диаметр трубопровода;

- коэффициент эквивалентной шероховатости трубопроводов, мм.

Принимаем =0,3мм для труб стальных умеренно заржавевших .

Па

Па

Па

3.6.2 Определение потерь давления на местные сопротивления.

, Па (11)

Где - местные потери давления, Па;

- коэффициент местного сопротивления;

- скорость за местным сопротивлением.

Значения коэффициента местного сопротивления для =40 :

К – котел чугунный =2,5 ;

1 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

2 – вентиль прямоточный =2,5 ;

3 – отвод на 90 =0,5 ;

9 – отвод на 90 =0,5 ;

10 – вентиль прямоточный =2,5 ;

11 – вентиль обыкновенный =8 ;

12 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

13 – вентиль прямоточный =2,5 ;

Па

Значения коэффициента местного сопротивления для =25 :

4 – тройник проходной =1 ;

5 – отвод на 90 =1 ;

6 – кран двойной регулировки с цилиндрической пробкой =2 ;

7 – радиатор двухколонный =2 ;

8 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

Па

Па

3.7 Определение общих потерь давления в первом кольце.

, Па (12)

Па

3.8 Определение невязки между общими потерями давления и располагаемого давления.

(13)

Условие (13) не выполняется. Следовательно, нужно сделать пересчет системы и уменьшить диаметры трубопровода для увеличения потерь.

4. Пересчет системы.

Пусть V_доп = 0,15 м/с = 15 см/с

Ближайший стандартный диаметр =32 =0,032 ,

Ближайший стандартный диаметр =20 =0,02 ,

4.1 Определение действительных скоростей.

Условие по скоростям выполнено, значит выбран верно.

Условие по скоростям выполнено, значит выбран верно.

4.2 Определение режима движения жидкости.

, режим движения турбулентный.

, режим движения турбулентный.

4.3 Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления.

4.3.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления

Па

Па

Па

4.3.2 Определение потерь давления на местные сопротивления

Значения коэффициента местного сопротивления для =32 :

К – котел чугунный =2,5 ;

1 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

2 – вентиль прямоточный =2,5 ;

3 – отвод на 90 =1 ;

9 – отвод на 90 =1 ;

10 – вентиль прямоточный =2,5 ;

11 – вентиль обыкновенный =9 ;

12 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

13 – вентиль прямоточный =2,5 ;

Па

Значения коэффициента местного сопротивления для =20 :

4 – тройник проходной =1 ;

5 – отвод на 90 =1,5 ;

6 – кран двойной регулировки с цилиндрической пробкой =2 ;

7 – радиатор двухколонный =2 ;

8 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

Па

Па

4.4 Определение общих потерь давления в первом кольце.

Па

4.5 Определение невязки между общими потерями давления и располагаемого давления.

Так как при невязка превышает допустимое, а при невязка отрицательна, то первое кольцо разбивается на два участка. Один участок - 40, другой - 32. Ставится точка А перехода диаметров.

5. Установка точки А для перехода диаметров

5.1 Разбитие первого участка первого кольца на 2 участка

К – 1 – 2 – 3 – 4 ; 8 – 9 – А и А – 10 – 11 – 12 – 13 – К

- м

- м

5.2 Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления

, Па

Па

Па

Па

Значения коэффициента местного сопротивления для =40 :

К – котел чугунный =2,5 ;

1 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

2 – вентиль прямоточный =2,5 ;

3 – отвод на 90 =0,5 ;

9 – отвод на 90 =0,5 ;

10 – вентиль прямоточный =2,5 ;

Значение коэффициента сопротивления для =32 мм

11 – вентиль обыкновенный =9 ;

12 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

13 – вентиль прямоточный =2,5 ;

Па

Па

Па

Па

Условие выполняется, что означает правильный выбор точки А.

6. Расчет второго кольца

Так как первый участок К – 1 – 2 – 3 – 4 ; 8 – 9 – 10 – 11 - 12 – 13 – К, диаметры которого уже известны, является общим для двух колец, то необходимо подобрать диаметр только для третьего участка

4 – 14 – 15 – 16 – 8

м

- длина третьего участка.

6.1 Определение располагаемого давления

, Па, (14)

- расстояние по вертикали от центра нагрева до центра охлаждения(от середины высоты котла до середины нагревательного прибора), м, =5,3м.

Па

6.2 Определение расхода теплоносителя.

, (15)

6.3 Определение диаметра трубопровода.

Диаметр трубопровода на третьем участке определяется по формуле (6):

Пусть =10

Ближайший стандартный диаметр =32 = 0,032 ,

6.4 Определение действительных скоростей.

Действительная скорость на третьем участке определяется по формуле (7):

Условие по скоростям выполнено, значит выбран верно.

6.5 Определение режима движения жидкости.

, режим движения турбулентный.

6.6 Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления.

6.6.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления.

Па

6.6.2 Определение потерь давления на местные сопротивления.

Значения коэффициента местного сопротивления для =32 :

4 – тройник поворотный на ответвление =1,5, ;

14 – кран двойной регулировки с цилиндрической пробкой =2, ;

15 – радиатор двухколонный =2, ;

16 – отвод на =1, ;

8 – тройник проходной =1, .

Па

6.7 Определение общих потерь давления во втором кольце.

Общие потери давления во втором кольце определяются по формуле (12):

,Па

,Па

6.8 Определение невязки между общими потерями давления и располагаемого давления.

Невязка между общими потерями давления и располагаемого давления находится по формуле (13):

Условие (13) не выполняется. Следовательно, нужно сделать перерасчет системы и уменьшить диаметры трубопровода для увеличения потерь.

7. Перерасчет второго кольца

Уменьшаем диаметр на третьем участке:

=25 =0,025 .

7.1 Определение действительной скорости

Условие по скоростям выполнено, значит выбран верно.

7.2 Определение режима движения жидкости

, режим движения турбулентный.

7.3 Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления

7.3.1 Определение потерь давления на линейные сопротивления

Па

7.3.2 Определение потерь давления на местные сопротивления

Значения коэффициента местного сопротивления для =25 :

4 – тройник поворотный на ответвление =1,5 ;

14 – кран двойной регулировки с цилиндрической пробкой =2 ;

15 – радиатор двухколонный =2 ;

16 – отвод на 90⁰ =1 ;

8 – тройник проходной =1 ;

Па

7.4 Определение общих потерь давления во втором кольце.

, Па

, Па

7.5 Определение невязки между общими потерями давления и располагаемого давления.

Условие (13) не выполняется. Следовательно, нужно сделать пересчет системы и уменьшить диаметры трубопровода для увеличения потерь.

8. Второй перерасчет второго кольца.

Принимаем =20 = 2 =0,02

8.1 Определение действительной скорости.

Действительная скорость на третьем участке определяется по формуле (7):

по скоростям не выполняется, необходимо сделать расчет диафрагмы и включить ее в трубопровод на третьем участке длиной =2,8 м.

9. Расчет диаметра диафрагмы для гашения излишнего давления.

(16)

Па

Па

При

Тогда

Литература

1. Альтшуль А.Д. и др. Гидравлика и аэродинамика.- М.: Стройиздат, 1987.- 414 с.: ил.

2. Киселев П.Г. и др. Справочник по гидравлическим расчетам.-М., 1974.-312с.

3. Волкова Н.Ю., Жизняков В.В. Гидравлический расчет двухтрубной гравитационной системы отопления. Методические указания. Н.Новгород, 2005.

4. Справочник проектировщика под редакцией И.Г. Староверова.

Внутренние санитарно-технические устройства, ч.1. Отопление, водопровод. канализация.- М.: Стройиздат, 1990.- 344 с.

5. Каменев П.Н. и др. Отопление и вентиляция, ч.1. Отопление. М., 1965.- 379с.

6. Калицун В.И., Дроздов Е.В., Комаров А.С., Чижик К.И. Основы гидравлики и аэродинамики. – М., 2001. – 296с.