Порядок гидравлического расчета.

1. Для главного циркуляционного кольца определяют расчетное циркуляционное давление по формуле

DР_р=DР_н+DР_e.пр.+DР_{e тр.} , (16)

Где: DР_н - циркуляционное давление, передаваемое в систему отопления через смесительную установку, Па; определяется по рис. 10.19 [6];

DР_e.пр., DР_{e тр} - естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды соответственно в отопительных приборах и трубах циркуляционного кольца системы, Па.

В вертикальной однотрубной системе при n приборах на стояке, входящем в расчетное кольцо, естественное циркуляционное давление DР_e.пр определяется по формуле

, (17)

где b - среднее уменьшение плотности при увеличении температуры воды на 1 ^оС, кг/м³*^оС ), принимаемое при :

t_г-t_о = 95-70 ^оС b=0,64;

t_г-t_о =105-70 ^оС b=0,66;

g=9,81 м/с²- ускорение свободного падения;

с=4,19 кДж/кг^оС - удельная теплоемкость воды;

Q_i -тепловая нагрузка i-го прибора , Вт;

h_i- вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в стояке для i -го прибора и нагревания (точка смешения воды в тепловом пункте), м.

Центры охлаждения воды в стояках помечены на рис. 2 черными точками;

G_ст - расход воды через расчетный стояк, кг/ч, определяемый по формуле

, (18)

где Q_ст - тепловая нагрузка стояка, Вт, равная сумме тепловых нагрузок приборов;

b₁ - поправочный коэффициент, принимается для радиаторов МС-140-108, МС-140-98, М-140 АО b₁=1,04;

для радиаторов М-90, МС-90 b₁=1,03;

b₂ - поправочный коэффициент , принимаемый для чугунного секционного радиатора, установленного у наружной стены равным 1,02.

Естественное циркуляционное давление DР_{e. тр.}, Па, определяется по рис. П.I [6]. В насосных системах с нижней разводкой величиной DР_{e. тр} можно пренебречь.

2. Находят среднее ориентировочное значение удельной линейной потере давления R_ср., Па/м, по формуле

, (19)

где åL - общая длина последовательных участков, составляющих расчетное циркуляционное кольцо, м.

3. Подсчитывается расход воды на участках кольца G, кг/ч, по формуле

, (20)

где Q_у - тепловая нагрузка участка, Вт.

Рис 2. Расположение условных центров охлаждения в стояке системы отопления: а- с верхней разводкой; б- с нижней разводкой

4. Ориентируясь на величину R_ср для известного расхода воды G_у, по табл. П.1. [6] или приложению 2 выбирают диаметр трубопровода d, действительную величину удельной потери давления на трение R и скорость воды W для каждого участка. При этом скорость движения воды в трубах не должна превышать допустимых значений, приведенных в табл. 10,5 [6]. Результаты заносят в табл. 5.

5. Потери давления на трение на участке получают при перемножении цифр в графах 4 и 7.

6. Коэффициенты местных сопротивлений находятся из табл. П. 10 и П.11 [6] или приложения 4.Их следует занести в табл. 6, подсчитать сумму и результат записать в табл. 5.

7. По приложению 3 находят динамическое давление Р_д.

8. Потери давления на местное сопротивление определяют по формуле

Z=åx*P_д . (21)

9. После вычисления потерь давления на отдельных участках главного циркуляционного кольца их следует суммировать. Полученный результат å(RL+Z) проставляют внизу под чертой графы 12 табл. 5.

В результате расчета потери давления в основном циркуляционном кольце должны составлять:

å(RL+Z)»0,9*DP_p , (22)

т.е. должны быть меньше DP_p приблизительно на 10% (запас). При невыполнении этого условия необходимо изменить диаметры отдельных участков и найти новую величину å(RL+Z).

Таблица 7

Бланк гидравлического расчета

№ участка	Тепловая нагрузка Qуч. , Вт	Расход воды Gуч.,   кг/ч	Длина участка L,   м	Диаметр участка d,   м	Скорость воды W,   м/с	Удельная потеря давления на трение R, Па/м	Потери давления на трение RL, Па	Сумма коэффициентов местных сопротивлений åx	Динамическое давление Рд,   Па	Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па	Потери давления на участке RL+Z,   Па

10. Выполняется расчет второго циркуляционного кольца. В этом кольце рассчитывают только дополнительные ( необщие ) участки, параллельно соединенные с участками основного кольца, с получением равенства

å(RL+Z)_доп.=DP_p.доп , (23)

где DP_p.доп - располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных необщих участков.

Таблица 8

Определение суммы коэффициентов местных сопротивлений на участке

№ участка	Наименование местного сопротивления	z	Sz

Это давление принимается равным потерям давления (ранее вычисленным) на параллельно соединенных с ними участках, входящих в основное кольцо, с поправкой на разность естественных циркуляционных давлений в рассчитываемом и основном кольцах.

DР_р.доп.=S(Rl+Z)_осн.+(DP_lдоп.-DP_{l осн.}) . (24)

Невязка в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках допускается при тупиковом движении воды в магистралях до 15%, при попутном движении ±5%.

11. В исключительных случаях, когда изменением диаметров трубопроводов не удается увязать кольца, для гашения избыточного давления можно поставить дроссельную шайбу, диаметр которой определяется по формуле

, (25)

где G - расход воды на участке, где устанавливается шайба, кг/ч,

DР_изб. - избыточное давление, Па.

Диаметр шайбы принимают не менее 5 мм.

Тепловой расчет приборов

В курсовом проекте расчет выполняется для приборов, расположенных на стояках расчетной ветви.

Порядок расчета.

1. Определяется температура воды, входящей в прибор, по формуле

, (26)

где t_г - расчетная температура горячей воды в системе, ºС;

SDt_м - суммарное понижение температуры воды на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка, ºС; ориентировочно понижение температуры воды на 1м изолированной подающей магистрали насосной системы принимается: для труб D_у 25,32,40мм равным 0,04 ºС; D_у 50мм - 0,03 ºС; D_у (65 - 100мм) - 0,02 ºС;

SQ_п - сумма тепловых нагрузок приборов, расположенных по направлению движения воды в стояке до рассматриваемого отопительного прибора, Вт ;

SQ_тр - сумма дополнительных потерь теплоты трубами и приборами через ограждающие конструкции до рассматриваемого помещения, Bт . Для одного этажестояка при открытой прокладке Q_тр=115 Вт.

2. Средняя температура в отопительном приборе стояка определяется по формуле

, (27)

где Q_пр - тепловая нагрузка рассматриваемого прибора, Вт ;

a - коэффициент затекания, принимаемый по приложению 5.

3. Разность температур воды в приборах и окружающего воздуха t_в вычисляется по формуле

Dt_ср=t_ср-t_в . (28)

4. Расход воды, проходящей через прибор, кг/ч, находится по формуле

G_пр=a*G_ст . (28)

5. Комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора к расчетным условиям определяется по формуле

, (30)

где n,p,c¹ - экспериментальные числовые показатели, принимаемые

по табл. 7 ;

b - поправочный коэффициент на расчетное атмосферное давление, принимаемый по табл. 7

y=1-0.006(t_вх-t_вых) – коэффициент, учитывающий уменьшение теплового потока при движении воды по схеме "снизу-вверх" (при других схемах y=1);

t_вх,t_вых - температуры воды соответственно на входе в прибор и на выходе из него, °С.

t_вых=2*t_ср-t_{вх ,} (31)

Таблица 9

Значения коэффициентов с¹, n, p

Тип отопительного прибора	Направление движения воды через прибор	Расход воды Gпр, кг/ч	Коэффициенты
			с1	n	p
	Сверху-вниз	18-54 54-540 540-900	1.039 1.0 0.996	0.3 0.3 0.3	0.02 0.01
Радиатор чугунный	Снизу-вниз	18-120 120-900	1.092 1.0	0.15 0.15	0.08
	Снизу-вверх	18-65 65-900	1.113 0.97	0.25 0.25	0.12 0.04

Таблица 10

Значения коэффициента b

Тип прибора	Атмосферное давление, гПа
Радиатор чугунный	1,0	0,994	0,989	0,983	0,977	0,972	0,966	0,960
Конвектор с кожухом	1,0	0,992	0,983	0,975	0,968	0,961	0,954	0,947

6. Требуемый номинальный тепловой поток Q_н.т., Вт, определяется по формуле

(32)

7. Для чугунных радиаторов минимально допустимое число секций радиатора N определяется по формуле ( с округлением до целого числа секций в большую сторону).

, (33)

где Q_н.у - номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт [6, приложение Х];

b₄ - коэффициент учета способа установки радиатора [6, табл. 9.12]. При открытой установке b₄=1;

b₃ - коэффициент учета числа секций в приборе, принимаемый равным:

Число секций в приборе До 15 16-20 21-25

b₃ 1,0 0,98 0,96

Тепловой расчет приборов сводится в табл. 9.

Таблица 11

Тепловой расчет приборов

№ этажа

Qпом., Вт,

SQпом, Вт,

SQтр, Вт,

tвх., оС

tср., оС

Dtср., оС

jк

Qн.т., Вт

Nтеор, секций

Поправочные коэффициенты

Nmin, секций

b3

b4

.

Подбор элеватора

Диаметр горловины водоструйного элеватора d_г, мм, вычисляется по формуле

, (34)

где Dр_н - насосное циркуляционное давление для системы отопления, кПа, (см. формулу (16):

G_с - расход воды в системе отопления, т/ч;

(35)

Q_c- тепловая мощность системы отопления, Вт.

После выбора стандартного элеватора, имеющего диаметр горловины, ближайший к полученному по расчету, определяется диаметр сопла d_с, мм, по формуле

, (36)

где U - коэффициент смешения, определяемый из выражения

. (37)

Элеватор располагается в индивидуальном тепловом пункте (ИТП), который обычно размещают в центральной части подвала здания.