30. Последовательность гидравлического расчёта систем водяного отопления зданий, цель.

Целью гидравлического расчета трубопроводов систем отопления является выбор таких сечений теплопроводов для наиболее протяженного и нагруженного циркуляционного кольца или ветви системы, по которым, при располагаемой разности давлений в системе, обеспечивается пропуск заданного расхода теплоносителя.

Располагаемая разность давлений выражает собой ту энергию, которая при движении теплоносителя по трубам может быть израсходована на преодоление сопротивлений трения и в местных сопротивлениях.

В разветвленных системах теплопроводов участком называют отрезок теплопровода, по которому проходит постоянная масса теплоносителя.

Неблагоприятное циркуляционное кольцо служит показа-телем допускаемого расхода давления по всем остальным кольцам в системе, в нем расходуется максимальное давление на трение и в местных сопротивлениях.

После выбора неблагоприятного циркуляционного кольца оно разбивается на расчетные участки, которые нумеру-ются, начиная от элеватора по расчетному кольцу. Расчетным участком называется отрезок трубопровода, на котором остаются постоянными тепловая нагрузка и диаметр.

Для систем с искусственной циркуляцией величина располагаемого давления определяется по формуле:

где – искусственное давление, создаваемое элеватором, Па, (= 10 ÷ 12 кПа);

– давление, возникающее за счет охлаждения воды в отопительных приборах, Па;

– давление, вызываемое охлаждением воды в теплопроводах,Па;

Б – коэффициент, определяющий долю максимального естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетных условиях; для двухтрубных и однотрубных горизонтальных систем 0,4; для однотрубных систем 1.

Величина естественного давления, возникающего за счет остывания воды в отопительных приборах определяется в зависимости от вида системы по следующим формулам:

– для двухтрубн. сис-мы с верхней или нижней разводкой

где g – ускорение силы тяжести, м/с²;

h_i – вертикальное расстояние от середины элеватора до середины рассматриваемого отопительного прибора, м;

,– плотн-ти, соотв-но, обратной и горячей воды, кг/м3;

– для системы однотрубн. вертик-ой с верхней разводкой:

где h_n– вертикальное расстояние от середины элеватора до низа или центра прибора нижнего этажа,м;

h₁, h₂ – вертик-е расстояния от низа приборов одного этажа до низа приборов след. этажа, или от центра приборов одного этажа до центра приборов следующего этажа, м;

– плотн-ти воды на соотв-их уч-ах стояка, кг/м³.

– для системы однотрубной с нижней разводкой:

где h₁, h₂ – вертикальные расстояния для систем отопления с рабочими осевыми и смещенными замыкающими участками от низа приборов одного этажа до низа приборов следующего этажа, для систем отопления проточных от центра приборов одного этажа до центра приборов следующего этажа, м;

h_n – вертикальное расстояние от середины элеватора до низа или центра прибора нижнего этажа, м;

– плотность смеси воды на соответствующем участке подъемной части стояка, кг/м³;

– плотность смеси воды на соответствующем участке опускной части стояка, кг/м³;

Для определения плотности воды необходимо знать ее температуру на участках стояка после смешивания потоков. Температура воды после отопительного прибора:

где t_i – температура воды на предыдущем участке, ºС;

– тепловая нагрузка отопительного прибора, присоед-го до расчетного участка (i+1), Вт;

G _ст – расход воды через отопительный стояк, кг/ч:

где Q _ст – тепловая нагрузка стояка, Вт.

Плотность воды в зависимости от ее температуры:

где t – температура воды, ºС.

Гидравлический расчет системы отопления выполняется методом удельных потерь давления. При расчете по данному методу вначале определяют ориентировочное значение удельной потери давления на трение при движении тепло-носителя по трубам R _ср, Па/м, по формуле:

где К – доля потерь давления на трение, принимаемая для систем с естественной циркуляцией равной 0,5; для систем с искусственной циркуляцией равной 0,65;

Σl – сумма длин участков расчетного кольца, м.

По полученному значению R _ср по таблице принимаются диаметры участков d , мм, и по значению расходов воды оп-

ределяются действительные скорости движения воды u, м/с, и удельные потери давления на трение R , Па/м. Диаметры участков необходимо подбирать так, чтобы скорости движения воды возрастали по мере увеличения тепловых нагрузок без резких скачков.

Расход воды на участке G _уч, кг/ч, определяется по формуле:

где Q _уч – тепловая нагрузка участка, Вт;

– температура горячей и обратной воды, °С.

Потери давления на трение на уч-ке опред-ся путем умноже-ния удельной потери давления на трение R на длину участка l.

Потери давления в местных сопротивлениях Z :

где– сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, определяемая в зависимости от видов местных сопротивлений.

Суммируя потери давления на трение и в местных сопротивлениях, определяются потери давления на участке, а затем, суммируя потери давления на расчетных участках, получают потери давления в кольце, которые должны быть в пределах 90 % располагаемого давления:

Если данное равенство не выполняется, необходимо изменить диаметры отдельных участков.