Гидравлика Герц
.pdfР.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
2.2.1.4 Последовательное и параллельное включение насосов
Если требуется большая эксплуатационная надежность или необходимы резервы мощности, то применяются сдвоенные насосы.
Рис. 2-7. Режимы работы сдвоенных насосов /21/
Если нужен высокий напор при относи- |
ред закрытой задвижкой, оба напора |
тельно малой подаче, то два насоса вк- |
суммируются. В другой крайней точке |
лючаются последовательно. Характери- |
при давлении H=0 даже два насоса |
стики суммируются согласно рисунку |
совместно не могут обеспечить подачу |
(рис. 2-8). При нулевой подаче (V=0), к |
больше, чем один. |
примеру, если оба насоса работают пе- |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
[ì] |
2 |
|
|
|
|
|
|
Напор |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
Подача [м3/÷] |
|
Рис. 2-8. Последовательное включение двух насосов |
|
Страница 40
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
Åñëè |
требуется большой |
îáú¸ìíûé |
Удвоение подаваемого объ¸много пото- |
поток |
при относительно |
небольшом |
ка достигается только при напоре равном |
напоре, то применяют несколько насосов |
нулю (H=0). Аналогично последователь- |
||
в параллельном режиме. Если приме- |
ному включению в другой крайней точке |
||
няется два насоса одного конструктив- |
(нулевая подача) оба насоса вместе не |
||
ного типа, то характеристики склады- |
дают более высокого напора, чем один. |
||
ваются согласно рисунку (рис. 2-9). |
|
Напор [м]
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Подача [м3/÷] |
|
|
|
|
|
Рис. 2-9. Параллельное включение двух насосов |
|
|
2.3 Выбор насоса и мощность |
поток, проходящий через радиатор. Как |
|
радиатора |
видно из характеристики мощности, |
|
|
изменение объ¸много потока при рас- |
Рис. 2-10 показывает типичную кривую
ч¸тной температуре на 10% означает из-
комнатного радиатора. По этой диаг-
менение мощности радиатора всего
рамме видно, как изменяется мощность радиатора, если изменяется объ¸мный
ëèøü íà 2%.
~102%
100%
~98%
P |
|
|
n |
|
P |
||
|
|
мощностьрадиатора |
|
|
|
|
|
|
Привед¸нная |
Нормальное состояние
Привед¸нная P мощность радиатора Pn
qv
Привед¸нный расход qn
50 |
90 100 |
qv |
% |
Привед¸нный расход |
|
qn |
|
Рис. 2-10. Характеристика мощности радиатора
Страница 41
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
Ïример:
Если объ¸мный поток снижают наполовину (на 50%), то это все еще да¸т мощность радиаторов, равную ~85% от мощности отопления .
Значение объ¸много потока вычисляется по формуле:
|
qm |
Ô |
|
, |
||
q = |
|
= |
|
|||
|
|
c |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ãäå:
q - объ¸мный поток, м3 ÷-1; qm - массовый поток, кг ч-1; Ô - тепловой поток = P тепловая мощность , Вт; - плотность, кг м-3; ñ - удельная тепло¸мкость, Вт ч кг-1 Ê-1; = ( V- R) разность температур, К;
|
Ô |
|
Ô |
3 |
÷ |
-1 |
|
q = |
|
= |
|
ì |
|
, |
|
1,163 0,972 |
1,13 |
|
для температуры воды 80 îÑ.
Ïример: выбор насоса для жилого дома
Отопительная нагрузка для жилого дома Ô = 613 êÂò,
Подающий трубопровод водяного отопления: v = 90 °C; обратный трубопровод:
R = 70 °C
= 20 K, = 0,9716 ïðè 80°C
q = |
Ô |
= |
613 |
3 |
÷ |
-1 |
, |
|
|
= 27,2 ì |
|
||||
ñ |
1,16 20 0,9716 |
|
Напор H должен покрыть общую потерю давления отопительного контура, имеющего наибольшее падение давления.
Страница 42
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
Потеря давления в сети трубопроводов складывается из:
- потерь в прямой трубе |
R l |
|
|
|
|
|
- потерь на местных сопротивлениях p = |
|
w2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qv |
|
|
|
|
|
10 |
2 |
- потерь в исполнительных элементах, регулировочных вентилях |
p |
Kvs |
||||
|
|
|
|
v |
|
|
Общее падение давления |
p = R l + pE + pv |
|
|
|
|
|
Предположение:
Потери давления в неблагоприятном контуре вычисляем по самому длинному пути воды, предполагается что R = 100 Ïà ì-1
В расч¸тах принимаем, что доля местных сопротивлений, кроме регулировочных вентилей, составляет 60% от падения давления в трубопроводах.
Длины подающего и обратного трубопроводов l = 223 ì
Потери давления |
|
|
|
|
Ïà |
|
||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общее падение давления в трубопроводах 223 м 100 Па/м |
22300 |
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
Потери на местных сопротивлениях |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
60 22300 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
13380 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тр¸хходовой смесительный вентиль Kvs = 200, D 125 |
|
|
|
|||||
p = 100 |
q |
2 |
27,2 |
2 |
|
|
|
|
Kvs |
= 100 |
200 |
= 1,85 êÏà= |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1850 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Необходимый напор насоса pP |
|
|
37530 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
3,75 ì âîä. ñò. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
27,2 |
|
|
Пропускная способность сети трубопроводов Ê* = p |
= 3,75 = 14,04 |
|
Каждая рабочая точка лежит на параболической характеристике сети трубопроводов
qn = Ê* p
В двойной логарифмической диаграмме парабола представляется как прямая. Фактическая рабочая точка будет настраиваться в точке пересечения обеих линий, так как насос может работать только вдоль своей характеристики.
Страница 43
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления |
|
|||||||||
Ïример выбора насоса |
|
|
|
|
|
|
||||
Выбор насоса: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рассчитывается рабочая точка из предшествующего примера. |
||||||||||
Выбранный насос: WILO TOP-S 80 / 7 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
0 |
0,5 |
|
1 |
|
1,5 |
|
2 |
2,5 |
[ì/ñ] |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WILO TOP-S 80 / 7 |
||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
3 ~ 400 V - DN 80 |
||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Í1 4 |
|
|
|
|
|
ÂÐ1 |
|
|
|
ì] |
|
|
|
|
|
m |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
Í[ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Í2 |
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
m |
|
) |
|
|
||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ÂÐ2 |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
m |
|
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
10 |
|
20 |
|
30 |
|
40 |
|
[ì3/÷] |
|
0 |
3 |
|
6 |
|
|
9 |
12 |
|
[ë/ñ] |
|
|
|
50 |
qv2 |
100 |
|
150 |
|
|
|
|
|
|
qv1 |
|
|
|
|
|||
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
[Âò] |
600 |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
in |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
400 |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
10 |
|
20 |
|
30 |
|
40 |
|
[ì3/÷] |
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 2-11. Насос WILO TOP-S 80 / 7 / 21/
Расч¸тная рабочая точка для ступени 1: q = 29 ì3 ÷-1
H1 = 4,15 ì âîä.ñò. = 41,5 êÏà Pel = 710 Âò
Расч¸тная рабочая точка для ступени 2: q = 25,2 ì3 ÷-1
H2 = 3,2 ì â.ñ. = 32 êÏà Pel = 570 Âò
Потребление электроэнергии:
для ступени 1 за 220 дней отопления без отключения на летний период для Pel= 710 Âò ïðè n = 1450 ýòî äà¸ò:
W = Pel t = 0,71 5280 = 3949 êÂò ÷
Страница 44
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
При вводе в эксплуатацию отопительной системы, как правило, выявляется, что характеристика сети трубопроводов проходит с меньшим наклоном, чем было рассчитано первоначально. Причиной часто бывает применение труб с другими внутренними диаметрами и длинами, а также изменения, внес¸нные в процессе монтажа. Сюда добавляется ошибка вызванная применением приближ¸нных коэффициентов при расч¸те сети трубопроводов и коэффициента запаса.
Производительность, которая требуется для системы согласно расч¸та, может быть достигнута, в общем, меньшим насосом.
При выборе меньшего насоса достигается ряд преимуществ:
-меньшие затраты на инвестиции и сниженный расход электроэнергии;
-пониженный уровень шума насоса;
- предотвращаются шумы от потока, которые могут появиться при применении слишком больших насосов, особенно, в термостатических клапанах радиаторов вследствие слишком высокой скорости потока.
Выбор насоса должен осуществляться так, чтобы рабочая точка лежала в средней части характеристики насоса. В этом диапазоне насос обладает своими оптимальными эксплуатационными параметрами. Здесь, согласно диаграмм, у насосов находятся точки с наибольшим коэффициентом полезного действия.
В случае сомнения для отопительной установки необходимо выбрать меньший насос.
На рис. 2-12 нанесены в процентном отношении тепловая мощность поверхностей нагрева Ô, электрическая мощность привода насоса, Ð в зависимости от подачи qm.
Ô[%] |
100 |
|
|
|
100 |
Ð[%] |
90 |
|
|
|
90 |
||
Тепловаямощность |
80 |
|
|
|
80 |
Мощностьприводанасоса |
70 |
|
Ô |
|
70 |
||
60 |
|
|
|
60 |
||
50 |
|
|
|
50 |
||
40 |
|
|
Ð |
40 |
||
|
|
|
|
|||
30 |
|
|
|
30 |
||
20 |
|
|
|
20 |
||
10 |
|
|
|
10 |
||
|
|
|
|
|
||
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
0 |
10 |
20 30 40 50 60 70 80 90 100 |
|
||
|
|
|
|
Подача qm[%] |
|
|
Рис. 2-12. Тепловая мощность и мощность привода насоса как функция подачи
Из рисунка видно: |
Тепловая мощность радиатора снижает- |
|
для подачи, равной 50%, требуется толь- |
ñÿ ïðè ýòîì äî 82,5%. |
|
ко 12,5% мощности привода насоса. |
|
|
|
|
|
|
Страница 45 |
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
2.4 Конструктивные особен- |
насосы с защищ¸нным статором и пог- |
|||
ности |
ружным ротором («мокроход») и насосы |
|||
с торцевым |
уплотнением («сухоход») |
|||
|
|
|||
Насосы |
преимущественно изготавли- |
Оба типа имеются в продаже как в виде |
||
ваются |
с конструктивным исполнением |
одинарных, так и в виде сдвоенных агре- |
||
«в линию», то есть всасывающий и на- |
гатов. В «мокроходах» все вращающи- |
|||
порный патрубки находятся на одной ли- |
еся части находятся в воде, герме- |
|||
нии. В малых насосах (номинальный |
тизация осуществляется по гильзе с |
|||
внутренний диаметр до 100 мм) спира- |
уплотнением. Вода в системе отопления |
|||
льный корпус, изготовленный из серого |
служит одновременно в качестве смазки |
|||
чугуна или из высококачественного ста- |
подшипников ротора. «Мокроходы» |
|||
льного листа, соединяется фланцем с |
малошумны и практически не требуют |
|||
электродвигателем, в дополнение к это- |
технического |
обслуживания. Диапазон |
||
му корпус снабжается кронштейнами |
их мощности лежит от 10 Вт до 2,5 кВт, |
|||
крепления. Рабочие колеса из высоко- |
что соответствует напору приблизитель- |
|||
качественной пластмассы, высокока- |
но до 12 м и подаче до 100 м3/÷. Â «ñó- |
|||
чественного стального листа или серого |
хоходах», напротив, герметизация вала |
|||
чугуна выпускаются различных разме- |
осуществляется с помощью торцевого |
|||
ров для варьирования напора. В зависи- |
уплотнения |
из высококачественных |
||
мости от требующегося напора при- |
керамических |
материалов, благодаря |
||
меняют осевые насосы для низких зна- |
чему достигается большой срок службы. |
|||
чений или центробежные насосы для |
«Сухоходы» |
дают несколько больше |
||
больших значений. В качестве циркуля- |
шума, чем «мокроходы». «Сухоходные» |
|||
ционных отопительных насосов приме- |
насосы применяются при потреблении |
|||
няются, главным образом, два конструк- |
электроэнергии, начиная с 0,75 кВт. |
|||
тивных типа: |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
колпак вентилятора |
||
шарикоподшипник |
электродвигатель |
|||
(со стороны привода) |
|
|
||
|
уплотнительная |
крышка |
||
|
прокладка |
|||
|
|
|
||
|
|
воздушный клапан |
||
прокладка фланца |
втулка вала |
|||
|
|
|||
|
|
подключение для |
||
|
|
измерения давления |
||
|
|
|
торцевое уплотнение |
|
|
|
ходовое рабочее |
||
|
|
колесо |
||
|
корпус насоса |
гайка крышки |
|
|
|
|
|
||
|
|
|||
Рис. 2-13. Изображение «сухоходного» насоса в разрезе /21/ |
|
Страница 46
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
обмотка
ротор
опорный узел
рабочее колесо
гильза
гидравлический
уплотнитель
Рис. 2-14. Изображение «мокроходного» насоса в разрезе /21/
2.4.1 Монтаж
Подводящие трубопроводы насосов должны обладать как можно меньшими сопротивлениями, чтобы получить благоприятные гидравлические характеристики. Из соображений технического обслуживания как во всасывающем, так и в напорном патрубке следует предусмотреть запорную арматуру. Принципиально насосы можно монтировать как в подающий, так и в обратный трубопроводы.
Вследствие тепловой нагрузки следует, однако, предпочесть установку в обратном трубопроводе. В «мокроходах» большое значение имеет правильный монтаж насоса. Так как вода отопления служит одновременно как смазка и как охлаждение, то вал насоса должен быть всегда расположен горизонтально, чтобы обеспечить охлаждение и равномерный режим работы. При вертикальном расположении рабочие характеристики были бы нестабильными, и это быстро привело бы к отказу насоса.
Рис. 2-15. Допустимые положения при монтаже “мокроходов” /21/
Страница 47
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления
3Характеристики рабочего давления
3.1. Распределение давления в сети
В качестве узловых точек обозна- чаются точки системы, в которых от главных трубопроводов отходят подающие и обратные трубопроводы.
Аналогичное действительно для подключений радиаторов.
В узловых точках возникает разность давлений, обусловленная потерями давления в проведенных далее трубах.
Для каждой установки можно начертить диаграмму давлений. Из характеристики рабочего давления можно взять узловую разность давлений (KDD). Она изображается с помощью рис. 3-1 для обычного параллельного подключения и параллельного подключения по Тихельманну (Tichelmann) (схема с попутным движением теплоносителя).
|
Подключение с равномерно |
|
Параллельное подключение |
|||||||
|
распредел¸нным давлением |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
À |
Ñ |
Å |
|
|
À |
Ñ |
|
Å |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
B |
D |
F |
|
|
B |
D |
F |
|
|
Диаграмма давления |
|
|
Диаграмма давления |
|
|
||||
Ð |
ÐÐ |
À |
|
|
Ð |
ÐÐ |
À |
|
|
|
|
|
Ñ |
|
|
|
Ñ |
|
|
||
|
|
ð |
Å |
|
|
|
|
Å |
||
|
|
ð |
|
|
|
|
|
|||
|
|
ð |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
B |
|
|
ð1 |
|
ð2 |
|
||
|
|
D |
|
|
|
|
|
ð3 |
||
|
|
|
F |
|
|
|
D |
F |
||
|
|
|
|
|
|
B |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3-1. Распределение давления в системе водяного отопления |
|
|
|
Страница 48
Р.Яушоветц: Гидравлика - сердце водяного отопления |
|
|
|
|||
|
Â1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ñ1 |
|
|
|
|
|
|
Ñ2 |
D1 |
|
|
|
Â2 |
hc |
Ñ3 |
hv |
|
|
|
Ñ4 |
Å1 |
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
Ñ5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ñ6 |
|
|
|
|
|
|
|
D2 |
|
h |
F |
|
|
|
|
Å2 |
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
À |
Â1 |
|
Ñ1 |
D1 |
Å1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
Ñ2 |
|
|
|
|
|
|
Ñ4 |
|
|
|
|
|
|
Ñ3 |
|
|
|
|
|
|
Ñ5 |
|
|
|
|
Â2 |
|
Ñ6 |
D2 |
Å2 |
F |
À |
|
|
|
|
|
|
Рис. 3-2. Диаграмма давления для двухтрубной системы отопления c прокладкой труб по |
||||||
Тихельманну (схема с попутным движением теплоносителя) |
|
|
Подключение с попутным движением (по Тихельманну):
Оно было предложено А.ТИХЕЛЬМАННОМ и представляет собой особое расположение трубопроводов, при котором каждый контур радиатора имеет одинаковую длину. Одинаковые потери давления на каждом радиаторе возникают,
только в том случае, если все радиаторы имеют одну и ту же мощность и, следовательно, одинаковый расход воды. Расч¸т сети трубопроводов был бы в этом случае упрощен и при правильном расположении были бы необходимы лишь незначительные регулировки.
Страница 49