10473

60

Рис. 22. К расчету коэффициента местного сопротивления тройника

В курсовом проекте местные сопротивления и их значения рассчитыва-

ются для каждого расчѐтного участка, аналогично первому.

Имеем: (Rl z) = 654 + 528 = 1182 Па < 1290 Па (невязка 5,3%).

1,2,3,11,12,13

Проверка. Увязка потерь давления в полукольцах расчѐтной правой вет-

ви системы отопления от точки «а» до точки «з»:

– ближнего 5-го и дальнего 8–го стояков:

Рст5 = Рст8+ (Rl z) = 8863 + 654 + 528 = 10045 Па;

1,2,3,11,12,13

10045 ≈ 10153 Па (невязка 1,06%);

– ближнего 5-го и промежуточного 6-го стояков:

Рст5 = Рст6+ (Rl z) Рст5 = 10153 + 201,4 + 170 = 10524 Па;

3,11

10524 > 10153 Па (невязка 3,5%).

Наибольшие потери давления в полукольце через промежуточный 6-ой стояк равны 10524 Па.

Далее выполняется гидравлический расчѐт подающего и обратного маги-

стральных трубопроводов от ближнего 5-го стояка до элеватора (участки 4, 5,

6,7, 8, 9, 10):

8,9,10

(Rl z) = 117,1 + 396,3 + 875 + 56,5 + 298,3 + 569,5 + 145,1 = 2458 Па.

4,5,6,7

Потери давления в циркуляционном кольце системы отопления через са-

мый невыгодный стояк с учѐтом запаса 10% составляют:

= 1,1 · 12982 = 14281 Па. Величина Рр = 14281 Па используется при рас-

чете элеватора [17].

14. ЭПЮРА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ДАВЛЕНИЯ

Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца системы во-

дяного отопления с тупиковым движением воды дает возможность установить изменение давления по всей длине подающих и обратных магистралей. Эпюра позволяет выявить располагаемое циркуляционное давление в точках присое-

динения к магистрали стояков, входящих в промежуточные циркуляционные кольца для увязки потерь давления в этих кольцах (рис. 23).

Для построения эпюры циркуляционного давления по горизонтали откла-

дывают длины участков расчетной магистрали и наносят номера стояков, по вертикали – потерю давления в участках расчетной магистрали и в стояках. Из-

менение давления по длине каждого участка магистрали считается равномер-

ным и величины потерь давления выбирают из таблиц гидравлического расчета магистрали (более подробно см. [19, 20, 21] и курс лекций).

62

Рис. 23. Эпюра давлений в расчетной (правой) ветви системы отопления

15. ПРИМЕР ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА СЕКЦИЙ РАДИАТОРОВ МС-140

Расчѐт рассмотрим на примере стояка 5. Согласно расчету (табл. 9) в по-

дающей и опускной ветви стояка dст×dзу×dп = 20×15×20 мм. Расход воды в стоя-

ке Gст5 = 370 кг/ч.

Температура воды на входе в приборы определяют по формуле (17): tн1 = 105 °С;

tн2 = 105 – 1120·3.6/419·370 = 102,4°С;

63

tн3 = 105 – (1120 + 730)·3,6/4,19·370 = 100,79 °С; tн4 = 105 – (1850 + 730)·3,6/4,19·370 = 99,01 °C; tн5 = 105 – (2580 + 730)·3,6/4,19·370 = 97,31 °C; tн6 = 105 – (3310 + 730)·3,6/4,19·370 = 95.62 °C; tн7 = 105 – (4040+ 730)·3,6/4,19·370 = 93,93°C; tн8 = 105 – (4770 + 730)·3,6/4,19·370 = 92,23°C; tн9 = 105 – (5500 + 730)·3,6/4,19·370 = 90,53°C; tн10 = 105 – (6230 + 1310)·3,6/4,19·370 = 87,50 °C; tн11 = 105 – (7540 + 1310)·3,6/4,19·370 = 84,45 °C; tн12 = 105 – (8850 + 730)·3,6/4,19·370 = 82,76 °C; tн13 = 105 – (9580 + 730)·3,6/4,19·370 = 81,06 °C; tн14 = 105 – (10310 + 730)·3,6/4,19·370 = 79,37 °C; tн15 = 105 – (11040 + 730)·3,6/4,19·370 = 77,67 °C; tн16 = 105 – (11770 + 730)·3,6/4,19·370 = 75,98 °C; tн17 = 105 – (12500 + 730)·3,6/4,19·370 = 74,28 °C; tн18 = 105 – (13230 + 730)·3,6/4,19·370 = 72,59 °C; tо = 70°С.

Кпр = 10,92 Вт/(м2·°С) (для радиатора МС-140-108).

По приложению 12 принимаем коэффициент β1 = 1. Тогда требуемая по-

верхность нагрева прибора:

Определяем полезную теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов в помещении (рис. 24):

d = 15 мм, l = 0,5 м.

d = 20 мм, l = (2,7 – 0,5) + 2 · 0,5 = 3,2 м.

Fтр = 0,067 · 0,5 + 0,084 · 3,2 = 0,303 м2.

Расчетная поверхность нагрева:

Fр = 1,18 – 0,303 = 0,877 м2.

Количество секций в первом по ходу воды приборе (предварительно, без

64

учета конкретных значений принятых в проекте значений коэффициентов β2 и

β3 в формуле 40) равно:

N = Fпр/fс = 0,877/0,242 = 3,6.

Принимаем к установке 4 секции. Опыт эксплуатации систем отопления показывает, что для стабилизации теплового режима в помещении минималь-

ное количество секций в нагревательном приборе должно быть не менее трех.

Данные по расчету нагревательных приборов заносим в таблицу 11.

Рис. 24. Расчетная схема к примеру расчета

16. ПРИМЕР РАСЧЕТА ОДНОТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С КОНВЕКТОРНЫМИ УЗЛАМИ

Стояки однотрубной системы отопления с конвекторными узлами – про-

точные. Особенность расчета системы заключается в тепловом расчѐте стояка.

Рассмотрим стояк 5. Суммарная нагрузка стояка 5 (рис. 21) Qст5 = 15080 Вт.

Температура теплоносителя на входе в стояк tг = 105°С; расчѐтный пере-

пад температур ∆tст = 35°С; температура воздуха в отапливаемых помещениях tв

= 18°С. Высота этажестояка 2,8 м. Конвекторы устанавливаются под окнами;

стояк – проточный. Расход воды в стояке (2):

15080

G 0,103кг/с.

Расчѐт гидравлического сопротивления стояка ведется в два этапа.

Предварительный расчет

65

По величине тепловой нагрузки первого, среднего и последнего этажей и по значению θср, °C, рассчитываемому по формуле:

где tо – температура теплоносителя на выходе из стояка, предварительно определяем значения тепловых потоков конвекторов при нормированных усло-

виях и, соответственно, их типоразмеры. Тепловые нагрузки: 1-го этажа 1120

Вт, 1120 Вт; 4-го этажа 730 Вт, 730 Вт; верхнего этажа 1310 Вт, 1310 Вт.

Принимаем конвектор «Универсал» КН 20-1,049. Диаметры труб этаже-

стояка принимаем равными 20 мм. Общая длина труб промежуточного этаже-

стояка 4,0 м (1,0 м на подводки к приборам), верхнего – 1,65 м. Условный диа-

гдеА – удельное скоростное давление в трубопроводах при расходе теп-

лоносителя 1 кг/с, Па/(кг/с)2, (приложение 8); ∑ζ – сумма коэффициентов местного сопротивления на рассчитываемом

участке системы.

Для одного этажестояка S = 2,29 · 104 Па/(кг/с)2.

Для промежуточного этажестояка по (24):

Sп′= 0,413 · (1,8 · 4 + 3) · 104 = 4,21 · 104 Па/(кг/с)2.

Для трубопроводов верхнего этажа:

Sп′ = 0,413 · (1,8 · 1,65 + 1,5) · 104 = 1,85 · 104 Па/(кг/с)2 .

Характеристики сопротивлений одного этажестояка:

66

S1п = (2,29 + 4,21) · 104 = 6,5 · 104 Па/(кг/с)2;

S1в = (2,29 + 1,85) · 104 = 4,14 · 104 Па/(кг/с)2.

Рассчитываем суммарную характеристику сопротивления промежуточ-

ных этажестояков:

16 · S1п= 16 · 6,5 · 104 = 104 · 104 Па/(кг/с)2.

Определяем характеристики сопротивления узлов присоединения стояка

к подающей и обратной магистралям с установкой вентиля (приложение 9):

верх него этажа: 2 · S1в = 2 · 4,14 · 104 = 8,28 · 104 Па/(кг/с)2.

Полная характеристика сопротивления стояка составляет:

Sст= (104 + 8,28 + 7,23 + 2,06) · 104 = 121,57 · 104 Па/(кг/с)2.

Гидравлическое сопротивление стояка:

Pст Sст Gст2 =121,57·104 · 0,1032 = 12987 Па.

Уточненный расчет

Уточненное гидравлическое сопротивление стояка рассчитывается после его теплового расчѐта, когда будут определены типоразмеры конвекторов. Теп-

ловой расчѐт сведен в таблицу 6.

Графа 1. Номера этажей по ходу движения воды.

Графа 2. Расчетные теплопотери помещения, компенсируемые установ-

ленным конвектором.

Графа 3. ∑Qпом – суммарные теплопотери помещений, расположенных по ходу теплоносителя до рассчитываемого прибора, Вт.

Графа 4. tн – начальная температура теплоносителя на входе в рассчиты-

ваемый прибор, °С:

где tг = 105 °С.

Графа 5. tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС.

67

Графа 6. Понижение температуры воды в конвекторе, оС, tпр Qпом .

cв Gст

Графа 7. Температурный напор θср, оС, определяемый по формуле (22).

Графа 8. Коэффициент β1, учитывающий снижение температуры теплоно-

сителя за счет остывания его в стояках, определяется по приложению 12.

Графа 9. Полезный тепловой поток 1 п.м. трубопровода, Qтр, Вт/м, опре-

деляется по приложению 10 по величине θср.

Графа 10. Полезный тепловой поток этажестояка, Qтр, Вт.

Графа 11. Qпрр – тепловой поток отопительного прибора в расчетных ус-

ловиях, Вт, Qпрр = Qпом−β1Qтр.

Графа 12. φ1 – безразмерный поправочный коэффициент, с помощью ко-

торого учитывается изменение теплового потока конвектора при отличии рас-

четного температурного напора от нормируемого (принимается по приложению

11, по величине θср). Данный коэффициент следует вводить при схеме движе-

ния теплоносителя «снизу – вверх». Однако, если перепад температур теплоно-

сителя в приборе ∆tпр< 5°С, влиянием схемы движения теплоносителя можно пренебречь и этот коэффициент не вводить;

Графа 13. φ2 – безразмерный поправочный коэффициент, с помощью ко-

торого учитывается изменение теплового потока конвектора при отличии рас-

четного массного расхода теплоносителя от нормированного. Принимается по приложению 12, по величине Gст, кг/с.

Графа 14. Qпрн – требуемый тепловой поток прибора, приведенный к нор-

мированным условиям, Вт; Qпрн Qпрр 1 2 .

Графа 15. Тип конвектора, определяется по справочнику [4].

Графа 16. Монтажный номер конвектора, определяется по справочнику

[16] или каталогам заводов-производителей.

Графа 17. Номинальная (нормированная) теплоотдача запроектированных конвекторов, Qн, Вт, определяется по справочнику [4] или каталогам заводов-

68

производителей.

Графа 18. Невязка, %, определяющая правильность подбора конвектора,

Qн Qпрн / Qн 100% .

По результатам теплового расчета стояка №5 определяем следующие типоразмеры и количество конвекторов с соответствующими гидравлическими характеристиками этажестояков:

КН-0,4К S1 = S + S′ = (1,85 + 4,21) · 104 = 6,06 · 104 Па/(кг/с)2 – 7 шт; КН-0,479К S1 = (1,995 + 4,21) · 104 = 6,205 · 104 Па/(кг/с)2 – 7 шт; КН-0,787К S1 = (1,995 + 4,21) · 104 = 6,205 · 104 Па/(кг/с)2 – 1 шт; КН-0,918К S1 = (2,14 + 4,21) · 104 = 6,35 · 104 Па/(кг/с)2 – 1 шт; КН-1,18К S1 = (2,44 + 1,85) · 104 = 4,29 · 104 Па/(кг/с)2 – 2 шт.

ΣS1 = (6,06 ·7 + 6,205 · + 6,205 + 6,35 + 4,29 · 2) · 104 = 106,99 · 104 Па/(кг/с)2.

Sст= S1 + S2 + S3 = (106,99 + 7,23 + 2,06) · 104 = 116,28 · 104Па/(кг/с)2.

Pст = 116,28 · 104 · 0,1032 = 12336 Па.

Уравнивание потерь давления в полукольцах системы отопления и в стояках с конвекторными узлами проводится аналогично системам с радиаторными узлами.