Установим, как изменяется гидравлическое давление в горизонтальных и вертикальных трубах, заполненных дви­жущейся водой, применительно к условиям работы верти­кального циркуляционного кольца системы отопления.

Запишем значение гидравлического давления в любой точке потока воды — капельной несжимаемой жидкости. При установившемся движении потока воды гидравличе­ское давление по уравнению Бернулли составит

Р^+Р gh+P, W

Где р — плотность воды, кг/м3; G — ускорение свободного падения, м/с2; H — вертикальное расстояние от оси потока воды до пло­скости сравнения, м; р — давление в потоке воды, Па; до — средняя Скорость движения потока воды, м/с.

По уравнению (7.1) полная энергия потока состоит из кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия движения потока воды измеряется гидродинамиче­ским давлением. Среднее значение гидродинамического давления — порядок его величины — найдем при скорости движения воды 1,5 м/с, характерной для теплопроводов насосной системы отопления

M2 I Ф

Ру = 970^-=1090 Па.

Потенциальная энергия потока воды складывается из энергии положения потока pg/i и энергии давления р в потоке.

В каком-либо сечении потока воды энергия положения рGh зависит от размещения этого сечения по отношению (к плоскости сравнения. За плоскость сравнения примем сво­бодную поверхность воды в открытом расширительном баке системы отопления, на которую действует атмосфер­ное давление. При этом будем считать уровень, на котором находится вода в баке, неизменным. Тогда в каждом сече­нии потока будет определяться гидростатическое давление положения, как избыточное и пропорциональное вертикаль­ному расстоянию h (высоте столба воды в состоянии покоя).

Энергия давления р определяется пьезометрической вы­сотой, на которую может подняться вода над рассматривае­мым сечением потока. В замкнутой системе отопления про­является энергия давления, рассматриваемая как гидроста­тическое давление в каждом сечении теплопроводов, вызы­вающее циркуляцию воды.

Сопоставим возможное изменение гидродинамического и гидростатического давления в вертикальной системе отоп­ления.

Гидростатическое давление в вертикальной трубе при изменении положения потока только на 1 м возрастает или убывает на

Pgft = 970-9,81-l « 9500 Па.

Очевидно, что изменение величины гидростатического давления по высоте системы отопления даже одноэтажного

Рис. 7.1. Изменение гидроста­тического давления в горизон­тальной трубе при движении заполняющей ее воды с пос­тоянной скоростью слева на­право (давление отложено над

Трубой) 1 и 2—Начальное и конечное сечения потока; Л — верти­кальное расстояние от оси потока до свободной поверх» ностн воды

Рис. 7. 2. Изменение гидро­статического давления в вер­тикальной трубе при движе­нии заполняющей ее воды сверху вниз (давление отла­жено справа от отрезка тру­бы)

/ и 2 — начальное и конеч­ное сечения потока; Л— вер­тикальное расстояние от се­чения до свободной поверх­ности воды

Здания более чем на целый порядок превышает максималь­но возможное изменение значения гидродинамического давления (1090 Па). Поэтому в дальнейшем для характери­стики изменения гидравлического давления в системе отоп­ления будем учитывать изменение только гидростатического давления (pg/i+^)> приближенно считая его равным пол­ному, т. е. будем пренебрегать изменением гидродинами­ческого давления (рша/2). -

В горизонтальной трубе при движении воды происходит изменение давления в потоке вследствие потерь давления на трение. На рио. 7.1 показано понижение давления в от­резке трубы при движении воды слева направо, причем плотность воды р принята постоянной.

Так как вертикальное расстояние от оси потока до сво­бодной поверхности воды /гх=Ла, то гидростатическое дав-

Рве. 7.3. Изменение гидро­статического давления в вер­тикальной трубе при движе­нии заполняющей ее воды снизу вверх (обозначения —

См. рис. 7.2)

Леиие положения потока составляет pgh^pgh^ (изображе­но на рисунке штрихпунктирной линией). При движении воды с постоянной скоростью W от начального сечения 1, Где давление в потоке ри до конечного сечения 2 давление понижается до рг. Разность давления равна потерям дав­ления на трение — р1—рг—крПОт-

В горизонтальной трубе гидростатическое давление по­нижается в направлении движения воды.

В вертикальной трубе при движении воды сверху вниз происходит изменение гидростатического давления не толь­ко из-за потерь давления на трение, но и вследствие измене­ния положения сечений потока по отношению к свободной поверхности воды. На рис. 7.2 при тех же условиях штрих- пунктирной линией изображено возрастание гидростати­ческого давления в отрезке трубы, связанное g увеличением вертикального раестояния от hi до т. е. pghЈ>pgfh. Показано, что несмотря на потери давления на трение k-Puoi—Pt—Ръ общее гидростатическое давление в еече - нии 2 возрастает: Pgha+Pi>Pghi+Pl.

Из практики известно, чго в вертикальных трубах сис­тем отопления давление положения изменяется сильнее, чем давление в потоке, связанное g попутными потерями. Поэтому можно еделать вывод, что в вертикальных трубах систем отопления при движении воды сверху вниз гидро­статическое давление возрастает.

В вертикальной трубе при движении воды снизу вверх гидростатическое давление уменьшается в результате умень-
тения как вертикального расстояния (от до сечений потока от свободной поверхности воды, так и потерь дав­ления на трение Дpa0T~Pi—Рг - На рис. 7.3 нирихпунктир - ной линией показано, что pgh^pghi (давление по-прежнему отложено справа от отрезка трубы), и сплошной линией, что pn<pi. Таким образом, в этом случае pg/i2+p2<pg/i1+ +Pi-

Можно сделать вывод, что в вертикальных трубах при движении воды снизу вверх происходит наиболее интенсив­ное падение гидростатического давления.

Перейдем к рассмотрению процесса изменения давле­ния— динамики давления в системе водяного отопления.