Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Гидравлика Герц

.pdf
Скачиваний:
33
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
10.9 Mб
Скачать

Р.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

 

3/÷]

 

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

 

3/÷]

 

 

 

 

 

 

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