Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

Выполняем гидравлический расчет магистральных трубопроводов на участках от ближнего до дальнего стояка (участки 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 16; 17) по методу удельной потери давления на трение. Ориентировочно потери давления на этих участках должны быть равны ∑(R×L+Z)_n=Р_ст7–Р_ст12=7622-1883=5739 Па ( . Расчетные данные сведены в таблицу (смотри приложение Б).

Расчет воды в перемычке определяется по формуле:

Расчет участка 1:

Q₁ = 8540 Вт.

По значению G определяем значение R, Па / м, V, м / с и b трубопровода по приложению II таблицы .II.1 справочника проектировщика под редакцией И.Г.Староверова.

Значение коэффициентов местных сопротивлений определяем по справочнику проектировщика « Внутренние санитарно – технические устройства» под редакцией И.Г.Староверова.

В курсовом проекте местные сопротивления и их значения рассчитываются для каждого расчетного участка и записываются в приложение Б.

1762 Па <1883 Па невязка составляет 6,4%

Проверка:

Увязка потерь давления в полукольцах расчетной правой ветви системы отопления

Ближайшего 7-го стояка и дальнего 12-го стояков:

3518 Па <7622 Па невязка составляет 6,22%

Ближайшего 7-го стояка и промежуточного 10-го стояков:

5172 Па <7622 Па невязка составляет 14,84%

Наибольшие потери давления в полукольце через ближний стояк (Ст.10) равны 7622 Па.

Далее выполняем гидравлический расчет магистральных трубопроводов от ближайшего 7-го стояка до элеватора (участки 9,10,11,12,13,14,15). Ориентировочно потери давления на этих участках должны быть равны:

1934 Па <2378Па невязка составляет 14,4%

Потери давления в самом невыгодном циркуляционном кольце системы отопления от элеватора через самый невыгодный стояк составляют:

Эпюру давлений смотри Приложение Б.

Расчет нагревательных приборов.

Расчет 7 – го стояка. Согласно гидравлического расчета в подающей и опускной ветви стояка расход воды в стояке G_ст7 =444,79 кг / ч. Температура на входе в прибор каждого этажа определяется по формуле:

К_пр = 9,89 Вт / м ⁰С (Для радиатора М – 140)

Принимаем коэффициент β₁ на остывание воды в стояке равным 1 так как последовательного подключения не предусматривается.

Требуемая поверхность нагрева прибора вычисляется по формуле:

где:

- тепловая нагрузка прибора, Вт;

– коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, Вт / (м^{2× 0}С);

- температура воздуха внутри помещения, ⁰С

Определяем полезную теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов в помещении.

d = 15 мм; L = 0,5 м

d = 20 мм; L = 3,1 м

Расчетная площадь нагрева составляет

Количество секций в первом по ходу воды приборе определяется по формуле:

Принимаем 18 секций

где:

– коэффициент. Учитывающий способ установки нагревательного прибора, при стандартной его установки равен 1;

- поправочный коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе;

– площадь одной секции радиатора М – 140 составляет 0,254 м².

Данные по расчету нагревательных приборов сведены в таблицу смотри (Приложение В)

Расчет водяного элеватора.

Водоструйные элеватор устанавливается в индивидуальном тепловом пункте здания. Принцип действия заключается в том, что горячая вода из тепловой сети поступает в насадку. Обратная вода из системы отопления смешивается в элеваторе с горячей водой то необходимой температуры и в расчетном количестве поступает в подающую магистраль системы отопления.

Расчет проводим, используя теорию смешения потоков профессора, доктора технических наук П.Н.Каменева.

Исходные данные для расчета элеватора:

Теплопотери здания Q = 449642 Вт;

Температура воды в подающей магистрали системы отопления

t_г = 105°C;

Температура в обратной магистрали t₀ = 70°C;

Температура воды поступающая из насадки Т₁ =130°C;

Плотность воды:

Потери давления в системе отопления 9556 Па

Рассчитаем объемный расход воды, проходящий через горловину при температуре воды t_г = 105°C.

где:

= 1,163 Вт × ч / (кг × град) – удельная теплоемкость воды;

Массовый расход воды составит:

Массовый расход воды, нагнетаемой из насадки:

Объемный расход воды при температуре Т₁ =130°C:

Массовый расход воды, подсасываемой элеватором равен:

Объемный расход ее при температуре t₀ = 70°C в обратной магистрали составит:

Коэффициент смешения U по формуле

Этот же коэффициент смешивания получим из теплового баланса элеватора:

Или

Откуда U = 0,69

Во избежание засорения элеватора примем сравнительно большое расстояние от насадки до начала смесительной камеры. В таком случае условный коэффициент полезного действия диффузора h_д.у. = 0,65 и V=0. Здесь h_д.у. = 1 × ∑V₃;

Где:

∑V₃ – коэффициент местного сопротивления при выходе подсасываемого потока в смесительную камеру.

Определим осредненную скорость смешивающихся в начале смесительной камеры :

Скорость в горловине элеватора:

Наивыгоднейшая скорость подмешиваемого потока в начале смесительной камеры:

Проверим основные правила работы элеватора с высоким КПД.

Повышение давления при внезапном расширении потока от площади сечения до в смесительной камере:

Повышение давления в диффузоре

Динамическое давление подсасываемого потока в начале смесительной камеры

Запишем основное уравнение для определения полного давления.развиваемого элеватором:

Или конкретно

9556 = 5921+5549-4058 Па

Получаем: 9556 ≈7412 Па

Проверяем закон сохранения энергии при установившейся работе элеватора. Необходимая скорость в выходном сечении насадки определяется из уравнения:

Где:

- угол между векторами скоростей V₁ и V_{о наимв}. В начале смесительной камеры, град.

Считая,

Давление, затрачиваемое в выходном сечении насадка, равно динамическому давлению в выходном сечении насадки минус динамическое давление подмешиваемого потока в начале смесительной камеры:

Определим основные размеры элеватора

Площадь выходного сечения насадки:

Площадь кольцевого сечения для подсасываемого потока в начале смесительной камеры:

Площадь сечения горловины:

Примем

Водоструйный элеватор Госсантехстроя №5 имеет . Если принять этот элеватор, то при заданном расходе qг=0,003 м³/с будем иметь скорость в смесительной камере

Оставляя в качестве приближения ту же площадь выходного сечения насадки , получим площадь для подсасываемого потока в начале смесительной камеры:

Скорость подсасываемого потока в начале смесительной камеры:

Полное давление, создаваемое элеватором, определится на основании формулы

При замене скоростей воды в смесительной камере и подсасываемого потока на действительные в выбранном элеваторе. В связи с отличием действительной скорости подсасываемого потока V₀ от наивыгоднейшейV_{0 наивыг}, коэффициент местного сопротивления при выходе подсасываемого потока в смесительную камеру принимаем равным =0,1

Или

Откуда

Необходимую скорость в выходном сечении насадки получим из равенства:

Площадь выходного отверстия насадки:

Откуда d₁ = 18,28 мм

Уточненная величина давления, затрачиваемого в выходном сечении насадки:

Принимая коэффициент местного сопротивления насадки равным 0,06, получим необходимое давление в наружной тепловой сети перед элеватором:

Список литературы

1. СНиП 2.01.01-83. Строительная климатология и геофизика. [Текст]: / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат. 1983 – 136с.;

2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1999. - 58с.;

3. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1999. - 7с.;

4. СанПин 2.1.2.1002-00Санитарно – эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2001. - 23с.;

5. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 25с.;

6. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2004 – 139с.;

7. СНиП 2.04.05.91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1999. – 72с.;

8. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2004. – 55с.;

9. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов. [Текст]: / Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1997. – 78с.;

10. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 25с.;

11. ГОСТ 21.602-2003. Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования. [Текст]: / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 38с.;

12. Бодров, В.И. Определение тепловой мощности систем отопления в гражданских зданий. [Текст]: / В.И. Бодров, В.В. Сухов, Е.С. Козлов. Метод. Указ.к курсовому проекту. Н. Новгород, 2003.-39с.;

13. Внутренние санитарно – техничкские устройства 4-е издание, переработанное и дополненное. Под редакцией канд. техн. наук И.Г. Староверова и инж. Ю.И. Шиллера. Часть 1 отопление. [Текст]: / В. Н. Богостловский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др. Москва Строииздат 1990.