Гидравлический расчёт трубопроводов однотрубной системы отопления

Гидравлический расчёт трубопроводов однотрубной системы отопления проводиться с целью определения суммарных потерь давления в циркуляционных кольцах и нахождения располагаемого давления в системе.

Для выполнения гидравлического расчёта трубопроводов выбирается тип системы отопления и вычерчивается аксонометрическая схема, на которой приводятся все исходные данные. Перед вычерчиванием схемы проводится следующая расчётно-графическая работа:

-подсчитаны теплопотери каждого из помещения здания;

-выбран тип нагревательных приборов и определено количество

секция в каждом нагревательном приборе;

-на поэтажных планах размещены нагревательные приборы,

определено месторасположение стояков, на планах подвала или

чердака изображаются подающие и обратные магистрали;

-определено месторасположение теплового пункта;

На планах этажей, чердака и подвала стояки должны быть пронумерованы, а на аксонометрической схеме, кроме стояков, должны быть пронумерованы все расчётные участки трубопроводов с указанием тепловых нагрузок и длин каждого расчётного участка большого и малого циркуляционных колец. На этой схеме показывается вся запорно-регулировочная аппаратура. На чертежах и аксонометрических схемах систем отопления и вентиляции обозначение элементов производится в соответствии с требованием ГОСТа 11628-65.

Как известно из гидравлики, при движении реальной жидкости по трубам всегда имеют место давления на преодоление сопротивления двух видов трения и местных сопротивлений.

К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины отвода, вентили крана, нагревательные приборы, котлы, теплообменники и т.д.

Потери давления на преодоление трения на участке трубопровода с постоянным расходом движущейся воды и неизменным диаметром определяется по формуле:

Rт= ( λ/d)*( ω ²/2)*p*ℓ=R*ℓ

Где λ- коэффициент гидравлического трения, величина безразмерная;

d- диаметр трубопровода, м;

ω- скорость движения воды в трубопроводе м/с;

p- плотность движущейся среды, кг/м³;

ℓ- длина участка трубопровода, м;

R- удельная потеря давления, Па/м.

Потеря давления на преодоление местных сопротивлений определяют по формуле :

Z=∑ξ*( ω ²/2)*р ,

где ∑ξ – сумма коэффициентов сопротивления на данном участке трубопровода, величина безразмерная;

(ω ²/2)*р – динамическое давление воды на данном участке трубопровода, Па;

Общее сопротивление, возникающее при движении воды в трубопроводе циркуляционного кольца, включая отопительны прибор, котёл и арматуру, может быть определено по уравнению:
∑(R*ℓ+Z) < ∑∆Рp,

где ∑R*ℓ - сумма потерь давления на трение, Па;

∑Z – сумма потерь давления в местных сопротивлениях, Па;

∑∆Рp – располагаемое давление, Па.

Гидравлический расчёт проводят для большого и малого циркуляционных колец.

Первое расчётное циркуляционное кольцо принимаем проходящим через стояк 1, как наиболее удалённый от главного стояка. Определяем температуру воды по участкам стояка 1.

t1 = 95-(95-70)*(972,385*2)/( 972,385*2 +1161,96+968,3) = 83,07

t2 = 95-(95-70)*( 972,385*2+1161,96+968,3)/( 972,385*2 +1161,96+968,3)= =70

Определяем располагаемое естественное давление в циркуляционном кольце через стояк без учёта охлаждения воды в трубопроводах.

pl = 3*977,81+2*969,94-(3+2)*961,92 = 63,71 кг/ м²

∆р = 25*0,5*0,4=5 кг/ м²

где 0,5 – коэффициент, принимаемый для однотрубных систем;

0,4 – для систем с насосной циркуляцией.

Полная величина располагаемого давления

р = рнас + р1 +∆р = 1000+63,71+5 = 1068,71 кг/ м²

Определяем удельную потерю давления на трение

Rср = 64*0,6/(8+5+6,6+8+3,4+8+2) = 5,8

Расчет трубопровода.

В данном проекте применялись стальные трубы ГОСТ 3262-85. Зная Rср можно определить по справочнику Староверов астр. 259 диаметр труб:

Главный стояк d = 50 мм

Для надежности и более долгого использования труб их диаметр возьмем d = 20 мм, d = 25 мм, d = 32 мм, d = 40 мм, d = 50 мм.

№уч	Теплопотери по участкам	Разность температур подачи и обратки, оС	Расход воды, кг/час	Ср. потери давления Rср, кг/м2	Скорость воды, м/с	d, мм
Вт	Ккал/час
	44496,21	38259,85		1439.13	0,6	0,445
	23489,63	20197,44		748.47	0,6	0,376
	19429,04	16705,96		603.73	0,6	0,335
	15529,35	13352,84		458.92	0,6	0,335
	11711,57	10070,14		314.19	0,6	0,272
	7716,28	6634,81		188.33	0,6	0,272
	3994,1	3434,31		57.72	0,6	0,240
1a	1573,63	1353,08		53.96	0,6	0,240
2a	5450,02	4686,17		186.76	0,6	0,272
3a	9062,52	7792,36		310.72	0,6	0,272
4a	13036,25	11209,15		446.97	0,6	0,335
5a	17062,05	14670,72		584.69	0,6	0,335
6a	21170,27	18203,15		712.49	0,6	0,376
7a	44496,21	38259,85		1439.13	0,6	0,445

Расчёт элеватора

1. Определение коэффицента смешения.

Представляет собой отношение массы подмешиваемой охлаждённой воды к массе горячей воды поступившей из тепловой сети в элеватор :

q = = = = 1,4

Где - температура горячей воды, поступающей из тепловой сети ;

– температура мешанной воды на выходе из элеватора, ;

– температура охлаждённой воды, ;

В расчёт принимается коэффицент смешения с запасом на 15%,т.е.

q=1,15* = 1,61

2. Нахождение количества (т/ч) воды, циркулирующее в системе отопления, то есть расход воды элеватора

G= = = 1,53

Где - общие теплопотери здания, т.е. суммарный расход теплоты на отопление;

– теплоёмкость воды 4187 Дж/(кг* )

3. Расчёт диаметра (мм) горловины элеватора

= 15,1 = 15,1 0,09 = 1,5см.

Диаметр сопла:

= = 0,3см

4. В зависимости от диаметра горловины подбирается элеватор

Диаметр горловины 15мм, следовательно элеватор №1.

ВЕНТИЛЯЦИЯ

В жилых зданиях обычно устраивается естественная вытяжная вентиляция из кухонь и санузлов, приток воздуха в жилые комнаты обычно осуществляется через окна, форточки и специальные устрой­ства под окнами.

Вытяжные системы кухонь и санитарных узлов должны быть рассчитаны на удаление воздуха из жилых комнат, в которых вентиляция не предусмотрена.

Необходимый воздухообмен принимается:

1) для кухни с газовой плитой, не менее 60 м/ч (при двухконфорной плите)

2) для совмещенного санузла 50 м/ч.

Температура наружного воздуха для расчета вытяжной системы естественной вентиляции принимается равной 5°С (ρ_Н= 1,27 кг/м), тогда:

1. Располагаемое естественное давление ΔР_е, Па определяется по формуле:

ΔР_е=h_i ·g· (ρ_Н–ρ_В)=58*9,8*(1,27-1,205)=36,946

где h_i – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

ρ_Н,ρ_В – плотность соответственно наружного и внутреннего возду­ха, кг/м,

При предварительном определении площадей сечения каналов сис­темы естественной вентиляции можно задаться следующими скоростями движения воздуха:

в вертикальных каналах верхнего этажа ω = 0,5 0,6 м/с,

в каждом нижерасположенном этаже на 0,1 м/с больше, чем в предыдущем, но не больше 1м/с,

в сборных воздуховодах ω>1м/с,

в вытяжной шахте ω>1 1,5 м/с.

2. Определяется площадь сечения каналов воздуховодов f , м;

,

где L – расход воздуха удаляемого по каналу, м³/ч;

ω – скорость движения воздуха по каналу, м/с;

3. Уточняется скорость движения воздуха по каналу ω, м/с;

,

4. Уточняется площадь сечения канала и выбирается ближайшее, боль­шее стандартное сечение канала f _CT, м ;

5. Определяется соответствующая величина равновеликого (эквивалентного) диаметра воздуховодов d_Э, м, по формуле:

,

где а и в – размеры сторон прямоугольного воздуховода, м;

6. По номограмме при диаметре воздуховода d_Э и скорости движения воздуха по каналу ω_ут определяется потеря давления на трение на 1 м воздуховода.

7. Определяется потеря давления на трение в воздуховоде

R·l·β,

где l – длина воздуховода, м;

β – коэффициент шероховатости.

8. Находится сумма коэффициентов местных сопротивлений расчетного участка.

∑ξ=ξ₁+ξ₂+…+ξ_n,

где ξ₁, ξ₂, ξ_n – коэффициенты местных сопротивлений отдельных элементов расчетного участка.

9. Динамическое давление h_ω находится по скорости движения воздуха ω на номограмме внизу.

10. Потеря давления на местные сопротивления Z расчетного участка определяется по формуле:

Z =Zξ·h_ω, Па

11. Общая потеря давления на расчетном участке определяется по формуле:

(R·l·β+Z), Па

12. Для нормальной работы системы вентиляции необходимо, чтобы вы­полнялось равенство:

∑(R·l·β+Z)·α≤ΔP_e, Па

где R – удельные потери давления на трение, Па/м;

l – длина воздуховодов, м;

R·l – потеря давления на трение расчетной ветви, Па;

Z – потеря давления на местные сопротивления, Па;

ΔP_e– располагаемое естественное давление, Па;

α – коэффициент запаса, равный 1,1 1,15;

β – поправочный коэффициент на шероховатость поверхности.

В результате расчета заполняется специальный бланк.

Расчет теплоизоляции.

Нижняя разводка находится в неотапливаемом подвале,поэтому необходима теплоизоляция труб минеральной ватой.При теплоносителе с разностью температур 95^оС-70^оС теплоизоляцию выбирают из учебников Староверова (стр.221),в соотвествие с диаметром трубы,берется стандартная толщина теплоизоляции δ=40 мм.

d (мм)	I (м)	S сеч.утеплителя	V (м3)	S стеклоткани (м3)
		0,02	0,1	2,8
		0,0151	0,604
		0,01125	0,281	11,25
		0,00824	0,198	9,6
		0,00628	0,439	25,9

Ʃ=1,622 м³ минеральной ваты и 64,55 м³ стеклоткани.