Расчет по характеристикам сопротивления и проводи­мостям применяют при проектировании насосных одно­трубных систем отопления.

При гидравлическом расчете вертикальных однотруб­ных систем отопления многоэтажных зданий, состоящих из однотипных по конструкции стояков, практически допусти­мо не считаться с различиями в значениях естественного циркуляционного давления в отдельных кольцах. Тогда при известных диаметре и длине труб распределение пото­ков воды между стояками будет определяться их проводи­мостью.

Точные значения потокораспределения в однотрубной системе между стояками и приборами получают в том слу­чае, если гидравлический расчет выполнен при скорости движения воды в трубах 0,8 м/с и более. Если же гидрав­лический расчет по характеристикам сопротивления и проводимостям сделан при скорости движения воды 0,3— 0,8 м/с, то в натуре в такой системе фактический расход воды будет несколько меньше расчетного (на 5—10%). Это про­изойдет вследствие больших потерь давления (из-за факти­ческого увеличения коэффициентов гидравлического тре­ния и местного сопротивления). Чтобы уменьшения рас­хода воды не происходило, гидравлический расчет рекомен­дуется выполнять не для легких, а для обыкновенных водогазопроводных труб, т. е. для труб с несколько умень­шенным внутренним диаметром (§ 5.1). Тогда в однотрубной системе, смонтированной, как требуют СНиП, из легких труб, действительный расход воды будет достаточно бли­зок к расчетному.

I. Рассмотрим гидравлический расчет по характеристикам сопротивления и проводимостям вертикальной однотрубной системы отопления с тупиковым движением воды в маги­стралях.

При расчете возможны, как известно (см. § 6.4), различ­ные исходные положения: в одном случае давление, созда­ваемое циркуляционным насосом, Арв известно, т. е. мо­жет считаться заданным, в другом—Арв не известно. Давление Арв фактически задано при известном типоразме­ре используемого насоса, а также при зависимом присоеди­нении системы отопления к наружным теплопроводам, когда известна разность давления воды в подающем и об­ратном теплопроводах в месте их ввода в здание.

Давление Арв не задано при местном теплоснабжении системы отопления, а также при независимом ее присоеди­нении к наружным теплопроводам, хотя и в этом случае типоразмер циркуляционного насоса может быть выбран до гидравлического расчета системы и тогда Арв также может считаться заданным.

1. Основной случай: АрИ— задано.

Гидравлический расчет начинают с основного циркуля­ционного кольца (§-8.3), для которого определяют Rcr> по формуле (8.22).

Для выбора диаметра труб на каждом участке находят расчетное значение удельной характеристики сопротивле­ния, Па/м(кг/ч)2:

5Уд. р = Лср/бор> (8.34)

Где Rcр — средняя удельная линейная потеря давления, Па/м; Gop — ориентировочный расход воды на участке, кг/ч, вычислен­ный по формуле (8.2).

Диаметр труб назначают, сопоставляя расчетные значе­ния SyB р с величинами SyB. TP для стандартных диаметров труб, найденными по формуле

•5уд. тр — Ay4%Fdbt (8.35)

Где ЛуЧ — удельное гидродинамическое давление, Па/ (кг/ч)?,

При выборе диаметра принимают: для стояков — бли­жайший меньший диаметр, для магистралей — ближайший больший диаметр труб (чтобы увеличить потери давления в стояках относительно потерь в магистралях).

Гидравлический расчет проводят, используя вспомо­гательную таблицу (табл. 10.7 в Справочнике проектиров­щика), составленную при усредненных значениях плот­ности воды рср и коэффициента гидравлического трения %. Для примера приведем часть этой таблицы (табл. 8.9) и найдем потерю давления на участке системы отопления (пример 8.9).

Таблица 8.9. Характеристика обыкновенных водогазопроводиых труб, применяемых в системах водяного отопления Диаметр трубы, мм Gjw, Кг /ч м/с L/dB, 1/м V10'- Па Па Условный проход Внутрен­ний «В (кг/ч)2 М (кг/ч)» 10 15 20 25 12,6 15,7 21,2 27,1 425 690 1250 2000 3.6 2.7 1.8 1,4 26,50 10,60 3,19 1,23 95,40 28,62 5,74 1,72

Пример 8.9. Определим потерю давления на участке системы отопления по условиям примера 8.2 при J?=144 Па/м.

Удельная характеристика сопротивления по формуле (8.34)

Sya. р = 144:2402=25-10 ~ 4 Па/м (кг/ч)2.

Принимаем, ориентируясь на значения SyS4 тр, в табл. 8.9, £>у=15 мм. Данные для расчета и результаты вносим в табл. 8.10t

Таблица 8.10. Расчет потери давления на участке системы отопления (0 Си ье 5> * Ж >, С* « СУ В - К С? S 1 Q ■ а 5 Д X — T С W N 2 ь . « в - <в Ч: с О и — X. V) С « С T О. < 1 — 240 10 15 2,7 6 10,6 349,8 2015

Характеристика сопротивления участка получена по формуле (8.14)

Sy4= 10,6 (2,7-10+ 6) 10-* = 349,8-10~«,

Где значения K/DB И АуЧ приняты по табл. 8.9.

Потеря давления на участке найдена по формуле (8.12)

Друч = 349,8-Ю-*.2408 = 2015 Па.

Несовпадение результатов расчета в примерах 8,2 и 8.9 зако - вомерно: в примере 8.2 расчет проделан для легких, в примере 8.9— для обыкновенных водогазопроводных труб.

При гидравлическом расчете вертикальной однотрубной системы отопления по характеристикам сопротивления и проводимостям допустимо, как известно, отклонение пере­пада температуры воды в стояках в пределах до ± 7 °С от принятого перепада для системы. На этом основании при тупиковом движении воды в магистралях найдено, что поте­ри давления в ближнем и дальнем от теплового пункта стоя­ках (в стояках 1 и 7 на рис. 8.1, а) могут отличаться приблизительно на 20%. Следовательно, для увязки цир­куляционного давления в системе примерно 30% потерь давления в дальнем стояке должно быть израсходовано на участках магистралей между крайними стояками. Осталь­ная часть расчетного циркуляционного давления может быть потеряна на участках магистралей между тепловым пунктом и ближним к нему стояком. Тогда эпюра цирку­ляционного давления примет вид, изображенный штрих - пунктирными линиями на рис. 8.2.

Потери давления в дальнем стояке, входящем в основное циркуляционное кольцо, определяют по его характеристике сопротивления, задаваясь расходом воды в нем, соответст­вующим несколько большему перепаду температуры (в пре­делах 7 °С) по сравнению с принятым для системы. При вы­числении характеристики сопротивления стояка характе­ристики сопротивления отдельных узлов находят по прово­димости участков, составляющих каждый узел [см. формулу (8.18)].

При известной проводимости участков, составляющих приборный узел, можно установить значение коэффициента затекания воды в отопительный прибор.

Преобразовав формулу (8.28), получим выражение для определения коэффициента затекания воды в один из уча­стков узла, состоящего из двух параллельно соединенных

Участков

Gj _ cfj

—=—-р—=—-— (8.36а)

Общ Ol+CF2 t Р2

Oi

Или через характеристики сопротивления

В более общем случае — при параллельном соединении нескольких участков — знаменатели формул (8.36) состав­ляют из проводимостей или характеристик сопротивления всех участков, входящих в узел.

Пример 8.10. Определим характеристику сопротивления и по» терн давления в стояке 2 (см. рис. 8.6) по условиям примера 8.3.

Расход воды в стояке найдем по формуле (7,23), задаваясь пе­репадом температуры, увеличенным на 3 °С по сравнению с приня­тым в системе (25 °С):

„ 4500-3,6-1,06.1,10

4,187(25 + 3) * 160кг/"-

Стояк состоит из последовательно соединенных трех участков и двух приборных узлов (на первом н втором этажах).

Удельная характеристика сопротивления при Лср=76 Па/м по формуле (8.34)

Syfl. р=76:1608=29,7. Ю-4 Па/м (кг/ч)».

По табл. 8.9 принимаем Dy 15,

Характеристика сопротивления участка 3 при I—14 м, 2£= = 15,35 (включая приборный узел с трехходовым краном на треть­ем этаже) по формуле (8.14)

Ss= 10,60 (2,7-14+ 15,35) 10-4 = 563,4-10~4 Па/(кг/ч)«.

Для определения характеристики сопротивления узла иа вто­ром этаже, состоящего из параллельно соединенных подводок с прибором с одной стороны и замыкающего участка с другой, найдем характеристики сопротивления [по формуле (8.14)] и проводимости Гпо формуле (8.16)] этих участков

S'n = 10,60 (2,7.2+ 14,6) 10-*= 212. 10~4;

^ = 100: /"212=6,87; S'I у= 10,60 (2,7-0,5+2,3) 10~4=i

= 38,7-10~4; Оз. у =100:/"3877= 16,1.

Характеристика сопротивления узла по формуле (8,18) Sy3= 1: (6,87+16,1)2= 19- Ю-4.

Попутно вычислим коэффициент затекания воды в прибор на втором этаже по формуле (8.36а):

An = 6,87: (6,87+16,1)=0,3.

Коэффициент затекания, как и следовало ожидать, получился меньше, чем в примере 8.3 (0.33), так как найден без учета естест­венного циркуляционного давления в малом кольце, способствую­щего затеканию воды в прибор.

Аналогично определяем:

Ч S6 = 10,60 (2,7-3+0,8) 10~« =94,3.10-*;

S„= 10,60 (2,7-1 + 9,65) 10-4 = 130,9. Ю-4; Сп=8,74;

Ss.Y= 10,60 (2,7-0,5+7,4) 10"4 = 92,75-10~4; с3. у= 10,4}

' Sy3 = l:{8,74+10,4)2 = 27,3.10-4s

Ctn =8,74: (8,74-j-10,4) =0,46 (в примере Я. З—0,5)( 5, = 10,6 (2,7-6,5+6,4) Ю-4 =253,9-Ю-4.

Таким образом, характеристика сопротивления стояка по фор­муле (8.19)

Scx = (563,4+19+94,3+27,3+253,9) 10"4 = 957,9-10~* Па/(кг/ч)«.

Проводимость стояка по формуле (8,16)

Ссх = 100:1/"957Т9 = 3,23 кг/(ч. ПаЧ).

Потери давления в стояке по формуле (8.12) Дрст = 957,9-Ю-4-1608 =2452 Па.

Потери давления в стояке уменьшились (в примере 8.3— 2726 Па) главным образом в связи с сокращением расхода воды.

По приведенным в примере 8.10 расчетам можно сделать Вывод, что при смещении замыкающего участка от оси стояка значительно увеличивается затекание воды в при­боры; однако при этом возрастает сопротивление прибор­ных узлов.

После гидравлического расчета дальнего (последнего) стояка переходят к расчету предпоследнего стояка (стояка 6 На рис. 8.1, а). Потери давления в этом стояке должны быть равны потерям давления в уже рассчитанном последнем стояке, если пренебречь различием в значениях естествен­ного циркуляционного давления [второе слагаемое в фор­муле (8.26)]. Исходя из АрСТ, выбрав диаметр труб предпо­следнего стояка и вычислив характеристику сопротивле­ния, находят расход и перепад температуры воды в нем. Если перепад температуры отличается от принятого для системы ие более чем на ± 7 °С (при большем отличии изме­няют диаметр труб предпоследнего стояка), то переходят к расчету прилегающих парных участков магистралей. Сумма расходов воды в двух стояках определяет расход воды на прилегающих участках магистралей (5—6 и 5'—6' на рис. 8.1, а). По расходу выбирают их диаметр и находят потери давления.

Пример 8.11. Определим характеристику сопротивления и расход воды в стояке 1 (см. рис. 8.6) по данным примера 8.10.

Найдем из формулы (8.12) необходимую характеристику стояка при Дрст=2452 Па и ориентировочном расходе воды 500—160= = 340 кг/ч (см. пример 8.3)

Sct = 2452:340г = 212 • 104 Па/(кг/ч)«.

Принимаем диаметр труб стояка Dy 20 мм, приборных узлов Dу 15 мм (см. пример 8.4).

Отдельно запишем еще не встречавшееся определение характе­ристики сопротивления приборного узла, состоящего из трех парал­лельно соединенных участков (узел на втором этаже):

Sn. i = 10,60 (2,7-4+14,9) 10~4 =272,4-Ю-4; с„. i = 6,06;

Sn. a= 10,60 (2,7-2+18,4) 10~4 = 252,3-10~4; сп.2 = 6,3;

53.у= Ю,60 (2,7-0,5+1,5) 10~4 + 3,19-4,5-10~ 4 = 44,55-10 ~4; о3- у = 14,98.

При суммарной проводимости узла <туа=6,06+6,3+14,98= =27,34 коэффициент затекания воды в первый прибор ап. 1=6,06:

Таблица 8.11. Расчет характеристики сопротивлении стояка Qcx.! = 8000 Вт Номер Участка 1, М ММ 1/м 1ЩВ Ч Vlos Па/(кг/ч)г V104. Па/(кг/ч)* 12 Узел III* 13 Узел II* 14 Узел I * 15 4,0 2,5 2,5 0,5 20 15 20 15 20 15 20 1,8 2.7 1.8 2.7 1.8 2.7 1.8 7,2 4,5 4,5 0,9 2,45 1,68 3,19 10,60 3,19 10,60 3,19 10,60 3,19 30,80 69,45 14,35 13,40 14,35 32,30 8,20 5СТ = 182,85

* По отдельному расчету.

:27,34=0,22, во второй — ап «=6,3 : 27,34=0,23 и характеристика сопротивления узла II S ' = 1 : 27,34?= 13,4 ■ Ю-4.

Результаты остальных расчетов сведем в табл. 8.11.

По проводимости стояка [формула (8.16)] аот= 100:^ 182,85=

" =7,395 найдем из формулы (8.15) расход воды

G„=aCI /"^ = 7,3951^2452 = 366 кг/ч.

: Перепад температуры воды в стояке по формуле (8.27)

______________________ 8000-3,6-1,06-1,10___ П1

--------------------------------------- 4,187-366 -Л'9 Ci

*что допустимо.

Пример 8.12. Определим диаметр и потери давления на участ­ках магистралей системы отопления (на участках 2 и 5 по рис. 8.6), исходя из данных примеров 8.3, 8.10 и 8.11.

Общий расход воды по расчету GMar= 160+366=526 кг/ч.

Удельная характеристика сопротивления при #ср=76 Па/м по формуле (8.34) Sya. p=76:526a=2,75.10-4 Па/м(кг/ч)?,

Принимаем по табл. 8.9 Ьу 25 мм.

Характеристики сопротивления участка 2 при 1=5 м, 2£= = 11,9 и участка 8 при /=9 м, 2£=10,5 (см. табл. 8.3) по формуле (8.14)

S2 = 1,23 (1,4-5+11,9) 10~4 = 23,25-10~4j S8= 1,23 (1,4-9+10,5) 10~4 = 28,4-10-4 Па/(кг/ч)«.

Общие потери давления на двух участках магистралей по фор­муле (8.12)

Др2,« = (23,25+28,4) 10~4-5262 = 1429 Па.

Располагаемый перепад давления для третьего от конца си­стемы стояка (стояка 5 на рис. 8.1, а) будет равен сумме потерь давления в последнем стояке (стояке 7) и на двух прилегающих участках магистралей (т. е. от точки 5 через точки 6, 7, 7', 6' до точки 5'). Исходя из перепада давления, по характеристике сопро­тивления определяют расход и перепад температуры воды в стоике. Таким образом продолжают вести расчет остальных стояков и участков магистралей. Наконец, находят общие расход воды Gc и потери давления Ар'с в системе.

Итак, вкратце последовательность гидравлического рас­чета вертикальной однотрубной системы водяного отопле­ния с тупиковым движением воды в магистралях при задан­ном Арв следующая:

А) определяют расчетное циркуляционное давление Арр С включением в него Аре, вычисленного для среднего стоя­ка при Atct=Atc

Б) находят Rcp в основном циркуляционном кольце через наиболее удаленный и нагруженный стояк (тупико­вый стояк);

В) рассчитывают расход воды в тупиковом стояке при условии, что Д/С1>Д/С на 3—5 °С;

Г) вычисляют Sya р для тупикового стояка;

Д) выбирают диаметр труб тупикового стояка dcx при условии Sytt. xp >S„a. p;

Е) определяют 5СТ для тупикового стояка;

Ж) находят потери давления Д/?ст в тупиковом стояке;

З) вычисляют для предпоследнего стояка SCT, GCT, А/ст исходя из АРсг;

И) рассчитывают Армаг в парных участках магистралей, прилегающих к предпоследнему стояку, выбрав rfMar при условии Sya. Tp < Sya. p;

К) определяют для системы в целом Gи Дpi, продол­жая расчет по п. 8 и 9 остальных стояков и участков магиг стралей.

Необходимость дальнейших уточняющих расчетов вы­является при сопоставлении полученных значений G'C и Др'а с исходными (заданными) величинами Gc [по формуле (8.3)] и А/7Р. Если они достаточно близки (расхождение не превышает 5—10%), то определяют уточненное значение насосного циркуляционного давления по формуле (6.9) и на этом гидравлический расчет заканчивают.

При значительном расхождении с исходными данными дальнейшие уточняющие расчеты могут проводиться в двух направлениях в зависимости от предъявляемых требова­ний:

А) если потребуется потери давления в системе ДР'с при­вести в соответствие с расчетным циркуляционным давле­нием А/?р (с запасом 10%), то в зависимости от их соотно­шения необходимо будет пересчитать и расход воды в си­стеме. Новый расчетный расход воды Gp в этом случае опре­деляют по формуле

GV = G'C (0,9 Дрр/Др;)0'5. (8.37)

Этот расчетный расход воды в системе Gp не будет равен исходному расходу Gc, поэтому конечная температура обратной воды в системе будет отличаться от обычной (на­пример, от 70 °С). При изменении общего расхода воды в системе изменится и расход воды на всех ее участках про­порционально коэффициенту

Ар = <У0с. , (8.38)

Установив действительный расход воды на участках, пересчитывают перепады температуры воды в стояках и переходят к определению площади отопительных приборов;

Б) если необходимо сохранить исходный расход Воды В системе Gc, то расход воды на всех ее участках следует изменить пропорционально коэффициенту

K0 = Gc/G'c. (8.39)

Тогда действительные потери давления в системе Дре при расходе воды Gc составят:

Лрс = k}, Аре. («.40)

Потери давления в системе Дрс по формуле (8.40) будут отличаться от расчетного циркуляционного давления Дрр. Площадь отопительных приборов и в этом случае вычисля­ют после пересчета перепадов температуры воды в стояках по измененному ее расходу.

Пример 8.13. Определим действительные расходы воды, пере­пады температуры в стояках и температуру обратной воды в части системы отопления (участки 2—8 на рис. 8.6), приняв за первона­чально заданные расход воды Gc=500 кг/ч и циркуляционное дав­ление Дрр=6136—1315=4821 Па (см. пример 8.3).

В примерах 8.10—8.12 получены, исходя из выбраняых диамет­ров труб, другие показатели: GС=526 кг/ч, Ар'0= 2452+1429= =3881 Па (потери давления меньше заданного циркуляционного давления приблизительно на 20%).

Проведем пересчет теплогидравлических показателей при вы­полнении следующих требований:

Вариант I — потери давления должны соответствовать (без запаса) заданному циркуляционному давлению (4821 Па). Тогда обший расход воды по формуле (8.37) Gp=526 (4821 : 388П°>6= =586 кг/ч и коэффициент пересчета расхода по формуле (8.38) ftp=586 : 526=1,114;

Вариант II — общий расход воды должен соответствовать за­Данному (500 кг/ч). Тогда коэффициент пересчета расхода по фор­муле (8.39)

Feo=500:526 = 0,95 и потери давления по формуле (8.40)

Дрс = 0,95а• 3881 =3503 Па.

Результаты пересчета сведем в табл. 8.12.

Видно, что при увеличении потерь давления (вариант I) сокращаются перепады температуры воды в стояках, что способствует уменьшению площади приборов, хотя и сопро­вождается ростом расхода и температуры обратной воды;

Таблица 8Л2. Теплогидравлические показатели час» однотрубной системы водяного отопления Вариант расчета Показатель Основной 1 11 Общие потери давления, Па 3881 4821 3503 Общий расход воды, кг/ч 526 586 500 Расход воды, кг/ч: в стояке 1 » 2 Перепад температуры, °С: в стояке 1 » 2 Общая температура обратной воды, °С 366 160 21,9 28,2 71,2 408 178 19,7 25,3 73,6 348 152 23,0 29,7 70.0

Обеспечение /„=70 °С (вариант II) приводит к значительно­му увеличению перепада температуры воды в стояке 2.

2. Второй случай: Арп— не задано.

В этом случае давление, создаваемое циркуляционным насосом, устанавливают по формуле (6.9) после выполнения гидравлического расчета с определением потерь давления Как в системе отопления, так и в оборудовании теплового пункта.

Диаметр труб при гидравлическом расчете подбирают таким образом, чтобы скорость движения воды в них приб­лижалась, но не превышала предельно допустимую по аку­стическому ограничению (см. § 6.4). Этот случай гидравли­ческого расчета системы отопления часто называют расчетом по предельно допустимой скорости.

Для проверки скорости движения воды при выборе диа­метра труб используют отношение G/до (см. табл. 8.9), вы­ражающее расход воды при скорости 1 м/с. Ориентировоч­ную скорость движения воды в трубах до, м/с, можно вы­числить также по формуле

(8.41)

Где G — расход воды, кг/ч; Луч — удельное гидродинамическое давление на участке, Па/ (кг/ч)'2, принимаемое по табл. 8.9,

Пример 8.14, Определим скорость движения воды в обыкно­венной водогазопроводной трубе Ьу 15 по условиям примера 8.9. Скорость движения воды при G=240 кг/ч найдем двумя путями:

1) по табл. 8.9 при 15 G/W= 690; следовательно, W= 240 : 690=0,35 м/с;

2) по формуле (8.41)

(в примере 8.2 в легкой трубе, т. е. в трубе большего диамет­ра, к>= 0,326 м/с).

Последовательность гидравлического расчета системы отопления в случае, если Дря не задано, остается такой же, как в первом случае, за исключением первоначальных дей­ствий по определению удельной характеристики сопротив­ления Sya. p, необходимой для выбора диаметра труб. Вместо этого диаметр труб, как уже сказано, назначают, используя условие штр <шпред, т. е. что скорость движения воды в них аутр не должна превышать предельно допустимой шпрвд по акустическому ограничению.

Порядок гидравлического расчета вертикальной одно­трубной системы водяного отопления с тупиковым движе­нием воды в магистралях поясним в этом случае на примере.

Пример 8.15. Выполним гидравлический расчет вертикальной однотрубной системы водяного отопления 5-этажного лечебного, вдания с верхней разводкой, состоящей из двух симметричных по - фасадных частей тепловой мощностью по 127,5 кВт и отдельной ветви для отопления конфереиц-зала мощностью 40 кВт (рие. 8.11).

Система присоединяется по независимой схеме к наружным • теплопроводам; параметры первичного теплоносителя воды = 150 °С, /„=70 °С.

Отопительные приборы — радиаторы МО 140 с тепловой нагруз­кой 1275 Вт каждый — устанавливаются у стеиы под окнами и с двух сторон присоединяются к стоякам с кранами КРТ и утками»

Параметры теплоносителя воды в системе отопления принимаем; /Г=85°С, <0=65°С.

Гидравлический расчет системы отопления начинаем с наиболее удаленного от теплового пункта стояка 5 (см. риа. 8.11).

Расход воды в стояке 5 при его тепловой нагрузке 1275-10= = 12 750 Вт найдем по формуле (7.23), принимая увеличенный иа 4 °С перепад температуры воды в ием (по сравнению с перепадом температуры воды в системе в целом)

12 750-3,6-1,04-1,02

4,187(85—65 + 4)

Ркс. 8.11. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с верхней Разводкой и тупиковым движением воды в магистралях (к примеру 8.12) КРТ кран регулирующий трехходовой; ВВП — водо-водяной подогреватель; ЦН — циркуляционные насосы типа ЦВЦ; Ц — циркуляционная труба расши­рительного бака; Гр — грязевик; Р — расширительная труба; CK — сборный коллектор; РК —■ распределительный коллектор; цифры >-. тепловые нагрузки, Вт, и длины участков, м

Характеристику гидравлического сопротивления стояка 5 определим, суммируя характеристики пяти двойных приборных узлов и шестн последовательно соединяющих их участков [по фор­муле (8.19)].

Выбираем по табл. 8.9 диаметр труб стояка Dy 15, при котором скорость движения воды в них будет менее предельно допустимой (485 : 690=0,7 м/с).

Рассчитаем сначала характеристику сопротивления левой (или правой, что то же) половины двойного приборного узла по формуле (8.14) при длине труб 2,2 м

Si= 10,6 [(2,7-2,2)+18,4] 10"4 = 258.10"4 Па/(кг/ч)«,

Принимая следующие коэффициенты местного сопротивления (KMC): тройника на растекании — 6,3; двух уток — 1,6; крана КРТ на проходе — 3,5; радиатора — 1,3; тройннка на проходе — 0,7; тройника на противотоке — 5,0; всего — 18,4.

Тогда общая характеристика сопротивления двойного прибор­ного узла по формуле (8.18)

Sya = Si:4=s258 - Ю~4:4 = 64,5- Ю-4,

Найдем характеристику сопротивления шести последовательно соединенных участков стояка общей длиной 27,9 м

ZSy4 = 10,6 (2,7.27,9+ 15,9) 10"4 = 967.10"4

При KMC: двух тройников на проходе — 4,4; двух пробочных кра­нов — 7,0; двух спускных тройников на проходе — 1,4; двух от­водов — 1,6; внезапных расширения и сужения — 1,5; всего — 15,9.

Отсюда характеристика сопротивления всего стояка 5 по фор­муле (8.19)

5СТ. 5 = [(64,5.5) + 967] 10~4= 1289,5-Ю-4 Па/(кг/ч)«,

Потери давления в стояке 5 по формуле (8.12) составят

Дрсх. 6= 1289,5-10~4.4852 = 30 332 Па,

Перейдем к гидравлическому расчету стояка 4 (см. рис. 8.11), где при известном циркуляционном давлении найдем расход воды. Для этого определим характеристику сопротивления стояка, кото­рый состоит из таких же пяти двойных приборных узлов и участков общей длиной 17,9 м.

При том же диаметре труб стояка Dy 15 характеристика сопро­тивления участков стояка 4 составит

ZSy,= 10,6 [(2,7.17,9)+ 14,0] 10-4=660,7- Ю~4,

Где 14,0 — сумма следующих KMC: тройника на ответвлении при делении потока — 1,34; четырех отводов — 3,2; двух пробочных кранов — 7,0; двух тройников на проходе — 1,4; тройника на ответвлении при слиянии потоков — 1,1.

Характеристика сопротивления стояка 4

5Ст.4 = [(64,5.5)+660,7] 10-4 = 983,2-10-4 Па/(кг/ч)а.

Определим расход воды в стояке 4 при циркуляционном дав­лении 30 332 Па из формулы (8.12)

Ост. 4= ЮО (30 332:983,2)°-5 =555 кг/ч.

При найденном расходе установим перепад температуры воды в стояке 4 из формулы (7.23)

., 12750-3,6-1,04-1,02

= 21 °С.

4,187-555

Теперь можно рассчитать потери давления на двух участках магистралей, прилегающих к стояку 4. Расход воды на этих участках 6—7 (подающей) и 6'—7' (обратной) магистралей равен сумме рас­ходов воды в стояках 4 и 5

Ge_7 = Ge'_7' = 555 + 485 = 1040 кг/ч.

Принимая диаметр участков Dy 25 (при скорости движения воды и>=1040 : 2000=0,52 м/с — см. табл. 8.9) и зная общую длину 12 м, определим характеристику их сопротивления

Sy4= 1,23 [(1,4-12) + 5,3] 10"4 = 27,2-10~4,

24 >—765 где 5,3 — сумма KMC: двух тройников на проходе — 2,3; воздухо­сборника — 1,5; внезапных расширения н сужения — 1,5.

Тогда потери давления на участках магистралей 6—7 и 6'—7е Составят

ДРуч. маг =27,2-Ю-4-10402 =2942 Па.

Перейдем к гидравлическому расчету стояка 3.

Стояк 3 по конструкции аналогичен стояку 4 (см. рис. 8.11). Однако его характеристика сопротивления несколько уменьшена в связи с тем, что KMC тройников иа ответвлении при делении и слиянии потоков (в местах присоединения стояка к магистралям) составляют 1,2 и 0,9, т. е. меньше по значению, чем для стояка 4.

Характеристика сопротивления участков стояка 3 из труб Dу 15 при длине 17,9 м и сумме KMC, равной 13,7:

2Sy4 = 10,6 [(2,7-17,9)+13,7] 10 - 4 = 657,5-10"4.

Общая характеристика сопротивления стояка 3:

SCT. з = [(64,5-5)+657,5] Ю"4 = 980-10~4 Па/(кг/ч)

Располагаемое циркуляционное давление для стояка 3 состав­ляет

ДРст. 3 = Дрст. 5+ДРуч. маг = 30 332 + 2942 = 33 274 Па.

Тогда расход воды в стояке 3

GCT. з = 100 (33 274:980)®'6 = 583 кг/ч.

При таком расходе перепад температуры воды в стояке 8

Л/ 12 750-3,6-1,04-1,02 Д*ст. з - 4,187-583 19'9 U

Проделанные и дальнейшие гидравлические расчеты сведем в табл. 8.13. Отметим, что расчеты проведены без учета различия в значениях естественного циркуляционного давления в стояках ввиду его незначительности (менее 1%).

При составлении табл. 8.13 учтены следующие местные сопро­тивления на участках магистралей (см. рис. 8.11):

5—6 и 5'—6' —два тройника на проходе (сумма KMC 1,9);

4—5 и 4'—5'—два тройиика на проходе, внезапные расширение и сужение (3,2);

3—4 и 3'—4' —тройникн на растекании и противотоке, вне­запные расширение и сужение (12,8);

2—3 и 2'—З1 — пять отводов, две задвижки, два спускных тройиика иа проходе, внезапные расширение н сужение (5.4);

1—2 и 1'—2' — пять отводов, четыре задвижкн, грязевик, обратный клапаи, тройники на ответвлении и проходе (19,8).

В результате гидравлического расчета получено, как и следо­вало ожидать в системе с тупиковым движением воды в магистралях, постепенное увеличение расхода воды в стояках по мере приближе­ния к тепловому пункту (от 485 до 620 кг/ч). При этом происходит сокращение перепада температуры воды в стояках (от 24 до 18,8 °С),

Таблица 8.13. Гидравлический расчет вертикальной однотрубной системы водяного отопления (по способу характеристик сопротивления) Стояк, Участок Q, Вт ММ V104' Па X DB ' 1, М V104' Па А, Кг/ч Др, Па А'ст - °с (кг/ч)2 1/м (кг/ч)2 Ст. 5 Ст. 4 12 750 12 750 15 15 10,6 10,6 2,7 2,7 1289,5 983,2 485 555 30 332 30 332 24 21 6—7 6'—7' / Ст. 3 25 500 12 750 25 15 1,23 10,6 1,4 2,7 12 5,3 27,2 980,0 1040 583 2942 33 274 19,9 5—6 5'—6' ( Ст. 2 38 250 12 750 32 15 0,39 10,6 1,0 2,7 12 1 9 5,4 982,1* 1623 594 1422 34696 19,6 4—5 4'— 5' J Ст. 1 51 000 12 750 32 15 0,39 10,6 1,0 2,7 12 3,2 5,9 979,0* 2217 620 2900 37 596 18,8 3—4 3'—4' / 63 750 40 0,23 0,8 6 12,8 4,05 2837 3260 — 2—3 2'—3' ( 127 500 50 0,082 0,55 28 5,4 1,71 5674 5505 — 1-2 Л V-2' ) 295 000 100 0,00642 0,23 19 19,8 0,155 13 172 2689 Д ре = 49 050

* По отдельному расчету.

В системе отопления в целом установлен общий перепад тем­пературы воды

295 000-3,6-1,04-1,02 _пплсп

----------------------------------- 4,187.13 172 0'

Достаточно близкий к заданному (20 °С).

Потокораспределение по стоякам системы отопления получено без проведения искусственных мероприятий (без установки, напри­мер, дросселирующих диафрагм на стояках). Кроме того, выявлены значения температуры теплоносителя в стояках, необходимые для точного расчета площади отопительных приборов.

Пример 8.16. Рассчитаем водо-водяиой теплообменник скорост­ного типа и подберем циркуляционный иасос для системы водяного отопления по условиям примера 8.13 (см, рис. 8.11).

Требуемую площадь нагревательной поверхности теплообмен­ника найдем по формуле (6.1)

295 000.1,04-1,02 „

Лт-о=—Шш—=8,7 М '

Где коэффициент теплопередачи принят равным 1500 Вт/(м?«°С) без детального расчета, а средняя разность температуры греющей (параметры 150 н 70 °С) и нагреваемой (параметры 85 и 85—20,4= = 64,6 °С) воды определена по формуле

(150—85) — (70—64,6) п,00 2,3 lg (65:5,4) u

Выбирая теплообменник наружным диаметром 114 мм (площадь одной секции длиной 4 м — 3,54 м?), получим число секций по

Ф

Ормуле (6,2) N = 8,7:3,54 = 2,5 секции. Принимаем к установке секции.

Потери давления при движении нагреваемой воды системы отопления в межтрубном пространстве теплообменника (см. рис. 8.11) найдем по формуле (6.3) Дрт, 0 = 10,79-0,752-3= 18,21 кПа, где скорость движения воды в межтрубиом пространстве (площадь поперечного сечеиия 0,005 м2) вычислена по формуле (6.4)

_ 13172 А,—'3600.675.0,005 ' М/С

При средней плотности нагреваемой воды 975 кг/м3 (при температу­ре воды 75°С).

Центробежный насос для создания циркуляции в системе ото­пления должен иметь подачу ■= 13 172:980 = 13,5 м3/ч, где 980 кг/м3 — плотность обратной воды при температуре 65 °С.

Давление, создаваемое циркуляционным насосом, складывается из потерь давления в системе отопления, найденных в примере 8.15 (с запасом 10%), и в теплообменнике за вычетом естественного циркуляционного давления:

Др„ = 1,1-49 050+18210—1100 = 71 065 Па,

Где 1100 Па — естественное циркуляционное давление, возникаю­щее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах сред­него стояка 3 (см. рис. 8.11), найденное по формуле (7.28).

Отсюда требуемый напор насоса

И - 71065 -то м

Ян~9,81.1000"7,2 М'

Принимаем к установке два (рабочий и резервный) циркуляци­онных бесфундаментных насоса типа ЦВЦ 16-6,7 диаметром 50 мм, учитывая повышение давления при уменьшении их подачи от номи­нальных 16 до необходимых 13,5 м3/ч.

II. При гидравлическом расчете вертикальной однотруб­ной системы отопления с попутным движением воды в магистралях расчет начинают с одного из крайних стоя­ков — дальнего или ближнего к тепловому пункту. Начав, например, с ближнего стояка (стояка 1 на рис. 8.1, б), задаются, как в примере 8.10, расходом воды, диаметром труб и находят потери давления в нем. Далее определяют, как в примере 8.12, потери давления на участке 1'—2' Обратной магистрали и участке 1—2 подающей магистрали, причем расход воды на участке 1—2 принимают равным разности заданного общего расхода на участке А—1 и расхода в стояке 1.

Располагаемый перепад давления в стояке 2 рассчиты­вают как сумму потерь давления в стояке / и на участке Г—2' за вычетом потери давления на участке 1—2 подаю­щей магистрали. Вычислив, как в примере 8.11, расход и перепад температуры воды в стояке 2, переходят к расчету потерь давления на прилегающих участках 2—3 и 2'—3' Магистралей и т. д. до дальнего стояка 7 (см. рис. 8.1, б).

Общие потери давления в системе с попутным движением воды определяют как сумму потерь давления на всех после­довательно соединенных участках, включая любой стояк и участки общих магистралей (участки А—1 и 7'—Б на рис. 8.1, б). Потери давления в параллельно соединенных частях системы увязывают, как в варианте / примера 8.13, с пересчетом расходов воды.