Гидравлика Герц

Определение параметров трубопроводов можно осуществить двумя способами:

9.1 …посредством выбора скорости

Ориентировочными значениями для выбора скорости служат:

стояки

w < 0,8 м/с минимально DN 25 распределительные линии

w < 1,0 м/с до DN 65 теплоцентрали

w = 0,5 - 1,0 м/с подключение удаленных радиаторов

w = 0,2 - 0,3 ì/ñ

линии магистральных трубопроводов w = 2,0 - 3,0 м/с

Ñэтими данными можно выбрать стандартный диаметр труб.

Ñпомощью этого способа можно определить падение давления. Если расч¸т- ное значение падения давления не совпадает с заранее заданным, можно

определить измен¸нное после этого падение давления с другим стандартным диаметром труб.

Этот метод применяется преимущественно в разветвл¸нных трубопроводах, где невозможно заранее точно оценить долю местных сопротивлений в общей потере давления, как этого требует второй метод.

Ðàñ÷¸ò òðóá äëÿ âîäû

Трубопровод, подходящий к насосу и отходящий от него, следует рассчитать на его условный диаметр соответственно расч¸ту разветвл¸нного трубопровода.

Если разветвл¸нного трубопровода нет, то требующийся условный диаметр трубы может быть взят из ниже привед¸нной диаграммы, принимая допустимую скорость потока при заданном расходе. Следует избегать скоростей потока более 2м/с.

9.2 …при предположении о средних потерях на трение

Этот метод хорошо показал себя как метод вычисления для разветвл¸нных сетей труб. Напор насоса является суммой потерь в трубопроводах:

pP /(R.l pE ) pV

Оно определяется по контуру с наибольшим падением давления, например через радиатор, стоящий дальше всех.

При высоком напоре насоса могут быть

использованы малые внутренние диаметры труб и, следовательно, будут низкие затраты на материалы, однако с увеличением мощности насоса растут эксплуатационные затраты. При низком давлении насоса соотношение обратное. Ставка на экономичную отопительную установку при минимальных общих затратах является совершенно логич- ной, поэтому для среднего отопительного контура с нормальными характеристиками можно положить в основу

экономичное падение давления ñ

предварительным значением R = от 100 до 200 Па м-1 .

Затраты

Kmin

Ýê

ñ

Ç

àò

ðàò

û

íà

èí

â

Рис. 9-2. Кривая затрат

Указания по определению размера

Определение размера распределительной сети отопительных установок рекомендуется выполнять по методу «постоянного падения давления».

В зависимости от размера трубы полу- чаются следующие параметры:

w- скорость в сети труб, м/с1)

1)Рекомендации следует применять, главным образом, для главных расп-

ределительный сетей. Она базируется на температуре воды w = 60°C, средней высоте шероховатостей k = 0,045

мм и кинематической вязкости v = 0,475 10-6 ì2 ñ-1

2)Наименьшая скорость относится к соответствующему относительно

наименьшему размеру труб, наибольшая скорость к соответствующему наибольшему размеру труб.

Магистральные трубопроводы: ориентировочные значения составляют около 2....2,5 м/с и 250....300 Па/м.

9.3 Работа водяного отопления под действием силы тяжести (гравитационная система)

Эффективное разностное давление:

В котле вода нагревается, а в радиаторе снова охлаждается. В каждой точке охлаждения вырабатывается эффективное разностное давление, как будто там установлен небольшой насос. При температурах 90/70 îC вследствие разности плотностей образуется гравитационное давление, равное:

Высота h в метрах. Расч¸т сетей труб осуществляется аналогично отоплению с насосом. В насосных отопительных установках также действует естественная циркуляция. Она, однако, настолько мала, что при расч¸тах вручную ей пренебрегают. Если от насосного отопления требуется способность к аварийной циркуляции, то необходимо обратить внимание на правильную прокладку труб. При этом устанавливается падение давления R = 25 - 30 Па/м. Скорость воды около 0,3 м/с.

Внутриэтажные отопления с неизолированными трубами:

Радиатор с самым длинным контуром потока обладает, вследствие потери тепла в трубах, также и наибольшим гравитационным усилием, поэтому для него можно принять R = 1,5 - 2 Па/м. Подобных установок из энергетических соображений вследствие плохой возможности регулирования следует избегать. В установках, работающих под действием силы тяжести, следует монтировать радиаторные клапаны с малым падением давления (например, ГЕРЦ- TS-E)

9.4 Расч¸т участков сети, проложенных параллельно

9.4.1 Закон гидравлического уравновешивания

Потери давления на участках сети, проложенных параллельно, должно быть всегда одинаковым.

(Сравните с законом для электрического тока)

Остаточные разностные давления:

После того как определены размеры самых неблагоприятных участков, рас- считываются остальные подключения. Пусть, например, необходимо определить размер ветки, прилегающей к насосу.

В точке ответвления между подающей и обратной линиями действует полное давление насоса за вычетом давления, уже израсходованного до ответвления, =

остаточное разностное давление, èëè

p узловое разностное давление (KDD) Оно берется для расч¸та трубы в ответвлении (предварительное значение):

R a ( K D D p v ) l

В данном случае в качестве l следует взять длину труб от точки ответвления до следующего радиатора и обратно до присоединения.

Сначала исходят из оценки, насколько высока процентная доля сопротивления на трение в трубе в общей потере давления.

Ориентировочная величина доли в обычных установках::

магистральные линии: трение в трубах - 90 %, местные сопротивления - 10 %, R l = 0,9.pges

жилой дом с отопительной установкой: трение в трубах - 67 %, местные с о п р о т и в л е н и я - 3 3 % , R l = 0,67 pges = 2/3 pges

теплоцентрали: трение в трубах: 10 %, местные сопротивления: 90%, R l = 0,1 pges

Страница 124

Сопротивлениå специальной арматуры, например, регулировочных вентилей, pv определяется из KDD.

Определение размеров труб участков, проложенных параллельно, можно найти на основе среднего предварительного значения R и таблиц трения в трубах.

Вследствие того, что диаметры труб имеют грубые градации некоторые размеры труб, например 3/8“ и 8x1, при подключении радиаторов применять нежелательно, сохраняется остаточное давление pR. Для того чтобы достичь привед¸н-ного выше гидравлического закона, сле-дует снять остаточное д а в л е н и е п р е д в а - р и т е л ь н о настроенным вентилем.

Предварительная настройка: Специальными ключами вентили настраиваются на максимальное открытие, или на минимальное падение давления. Возникающее при этом потерю давления должно соответствовать остаточ- ному давлению.

Выполненная однажды предварительная настройка (VE) не должна изменяться при закрытии или открытии вентиля.

Гидравлическое уравновешивание: Системы труб следует уравновешивать на фактические расходы воды. Уравновешивание системы труб на заданные расходы можно осуществить только измерением расхода. Для этого в трубопроводе ветки следует установить арматуру с измерительными ниппелями, например, балансировочные вентили ГЕРЦ Штр¸макс-GM или при наличии возможностей измерения расхода Штр¸макс-M.

9.5 Сеть трубопроводов при заданном насосе

Если насос задан заранее, например, газовый настенный кот¸л с встроенным насосом, то размеры сети трубопроводов следует определить так, чтобы максимально имеющееся давление насоса не было превышено. Размеры сети трубопроводов определяются по предварительному значению R (vorl.R).

pp - напор насоса (в газовых котлах чаще всего около 2 м вод. ст. = 20 кПа), кПа; lK - длина контура отопления через самый удаленный радиатор, м.

9.6 Поэтапный процесс при определении размеров отопительной сети с циркуляционным насосом

Отдельные этапы проектирования могут быть выполнены согласно привед¸н- ному ниже перечню. Оригиналы H формуляров находятся в приложении.

1 Определение необходимого напора насоса

Схематически ход процесса можно взять из рис. 9-5 (стр. 127).

Фиксация участков в сети трубопроводов

Определение нагрузки участков в ваттах или в кг с-1 из расч¸та поверхностей нагрева (формуляр H104). При этом следует рассчитать массовый поток qm с фактическим температурным напором в радиаторе.

Зафиксировать средний контур отопления и занести в таблицу H 105 длины труб.

Для этого контура отопления определяются диаметры труб со значением R = 100...150 Ïà/ì.

В таблице H 106 определяются значе- ния сопротивлений и переносятся в H 105.

В таблицу H 105 заносятся значения R è w из таблицы “трения в трубах” (приложение).

Вычисляется сумма Rl+pE = потери давления на участке.

Потери давления в установке (потребительский контур) Па является суммой значений R l+pE

Для определения балансировочного вентиля начинают, как описано выше, с расч¸та участков с переменным расходом (например, контур котла при регулировании смешиванием) pD < pV

Сумма, внесенная в колонку, p да¸т требуемый напор насоса равный потере давления в установке pÀ плюс потеря давления на участке с переменным расходом pD плюс потеря давления на регулировочном(ных) вентиле(ях) pV ò.å.:

pP = pÀ + pD + pV

Рис. 9-3. Диаграмма давления

2 Расч¸т частей сети, проложенных параллельно

Схематический ход процесса можно взять из рис. 9-6 (стр. 128).

От конечной точки обозначить следующую проложенную ответвившуюся часть сети и зафиксировать узловую точку.

Действующее узловое разностное давление (KDD) задано участком с уже определенными размерами.

Вычислить предварительное значе- ние R a ( K D D p v ) для ответв- l A

л¸нной линии (параллельная линия) при lA = общая длина труб задана.

После этого, как и выше, определяе-

тся фактические потери давления

ptats = R l + pE .

Остаточное давление pR = KDD -ptats.Потери давления на настраиваемом

вентиле при pV = pR

Страница 126

Примечание:

a) Лучше, если определить ptast потери без вентиля.

b) Åñëè pV > pR,, то диаметр трубы следует увеличить.

Åñëè pV < pR,, то диаметр трубы следует уменьшить.

Для следующей ответвленной части сети снова определяется KDD = потери давления участков, уже рассчитанных в 1), и расч¸т продолжается, как описано выше.

На рис. 9-4 графически представлены соотношения давлений.

Рис. 9-4. Остаточное давление предварительной настройки вентиля

9.7 Радиаторные регулировоч- ные вентили и термостаты

Вентили и термостаты должны удовлетворять следующим требованиям:

Присоединительные и регулировочные элементы: (краны, вентили, задвижки)л¸гкое и быстрое регулирование;материал маховика или ручки должен

быть теплостойким и с малой теплопроводностью;

над¸жное запирание и хорошая герметичность;

уплотнительные поверхности с высокой устойчивостью к коррозии, механическим и тепловым воздействиям;хороший доступ к уплотнительным по-

верхностям и сальникам;

возможность легкой замены отдельных частей

Исполнительные элементы поверхностей нагрева должны дополнительно удовлетворять следующим требованиям:

поворот маховика должен давать пропорциональный (относительно мощности) эффект дросселирования;

исполнительный элемент должен содержать предварительную настройку сопротивления, которая может быть легко осуществлена персоналом монтажной организации.

На рис. 9-7 представлены различные виды подключений комнатных радиаторов с помощью арматуры фирмы «ГЕРЦ»