Курсовая по "Отоплению"

 

∑=61603,9427 Вт

 

 

 

 

 

 

          3.1 Выбор системы отопления и ее конструирование

 

Система отопления представляет собой комплекс элементов, предназначенных  для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в  отапливаемые помещения. Каждая система  отопления включает в себя три  основных элемента: теплогенератор, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, систему теплопроводов для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам, и приборов отопления, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждающим конструкциям помещений.

В жилом доме запроектирована однотрубная вертикальная система отопления с опрокинутой циркуляцией и попутным движением воды. Параметры теплоносителя в системе отопления 105-70 °С. В качестве нагревательных приборов приняты чугунные радиаторы, размещенные под окнами у наружной стены.

Система отопления запроектирована  с искусственной циркуляцией. Скорость движения теплоносителя в трубах не более 1,5 м/с.

Система отопления монтируется  из труб стальных водогазопроводных  легких по ГОСТ 3262-75^*. Уклон трубопроводов системы отопления принимаем не менее 0,002.

Тепловой пункт, оборудованный  приборами учета и контроля тепловой энергии, расположен в подвале. Для  спуска воздуха из системы отопления  используем воздухосборники, находящиеся  на подающих магистралях системы отопления на чердак

 

           4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

      Целью гидравлического расчета трубопроводов систем отопления является подбор сечений трубопроводов, достаточных для пропуска заданного количества теплоносителя.      Гидравлический расчет трубопроводов производится в двух циркуляционных кольцах одной из частей системы отопления. Расчет начинают с наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца. Кольцом циркуляции вообще называется кратчайший путь движения воды от водонагревателя (элеватора) через отопительный прибор (стояк) обратно в водонагреватель (элеватор).

     Неблагоприятным циркуляционным кольцом в вертикальных однотрубных системах с искусственной циркуляцией, тупиковых следует считать кольцо через наиболее удаленный стояк.

     Неблагоприятное циркуляционное кольцо служит показателем допускаемого расхода давления по всем остальным кольцам в системе, в нем расходуется максимальное давление на трение и местные сопротивления.

     После выбора неблагоприятного циркуляционного кольца составляется, так называемая, расчетная схема. Допускается совмещать расчетную схему с аксонометрической. На расчетной схеме проставляются исходные данные для расчета (номера и длины расчетных участков, тепловые нагрузки на участок). Участки трубопровода неблагоприятного циркуляционного кольца нумеруются. Над выносной линией номера каждого участка проставляется тепловая нагрузка этого участка, а под выносной линией – длина участка. Расчетным участком называется отрезок трубопровода, на котором остаются постоянными тепловая нагрузка и диаметр. Практически чаще всего участок начинается у одного разветвления и кончается у другого разветвления. Под тепловой нагрузкой на участок подразумевают теплопередачу отопительных приборов, обслуживаемых данным участком трубопровода. Участки нумеруются, начиная от элеватора (подающего коллектора) по подающему трубопроводу в направлении к рассматриваемому стояку и далее по обратному трубопроводу в направлении к элеватору (обратному коллектору).

     Подсчитывается расчетное циркуляционное давление для циркуляции теплоносителя. В общем виде величина расчетного циркуляционного давления ΔР_рц, Па, для систем с искусственной циркуляцией величина расчетного циркуляционного давления определяется по формуле:

              ,     (4.1)

где ΔP_н – искусственное давление, создаваемое элеватором, Па;

Б – коэффициент, который вводится с целью уменьшения тепловой разрегулировки системы отопления;  

 – естественное давление, возникающее в рассматриваемом  циркуляционном кольце от остывания  воды в отопительных приборах, Па;

 – дополнительное естественное давление от охлаждения воды в трубопроводах, определяют по рис.11.1 [5], Па.

       Величину коэффициента Б рекомендуется принимать равной 1 для однотрубных систем.

Величину естественного давления, возникающего в рассматриваемом  кольце от остывания воды в отопительных приборах, для систем однотрубных вертикальных с «опрокинутой» циркуляцией определяем по формуле:

 

     (4.2)

      где , – вертикальное расстояние для систем отопления проточных от центра приборов одного этажа до центра приборов следующего этажа, м ;

h_n – вертикальное расстояние от середины водонагревателя (элеватора) до центра прибора нижнего этажа, м;

g – ускорение силы тяжести, м²/с;

ρ_о, ρ_г – плотности, соответственно, обратной и горячей воды, кг/м³;

ρ_см1, ρ_см2 – плотности воды на соответствующих участках стояка, кг/м³.

Плотность воды ρ_, кг/м³, в зависимости от температуры определяем по формуле :

                   

                              (4.3)

 

 

  где t – температура воды, °С.

                                 

                                             (4.4)

где - температура горячей воды в системе отопления, ˚С;  - температура обратной воды в системе отопления, ˚С;

    - суммарная тепловая нагрузка отопительных приборов к стояку до рассматриваемого участка, считая по ходу движения воды, Вт;

    - тепловая нагрузка на стояк, Вт.

Пример расчета для  отопительного прибора расположенного на 6 стояке:

      Температура и плотность теплоносителя после каждого прибора представлены в таблице 5

       Таблица  4 – Температура и плотность теплоносителя

№ прибора	1	2	3	4	5	6	7
˚С	99,584	94,685	89,786	84,887	79,988	75,089	75
,	958,624	962,344	965,891	969,265	972,467	975,497	978,46

 

Величину искусственного давления ΔР_н, Па, следует принимать при зависимом соединении систем отопления со смешением в элеваторе – исходя из разности давлений в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети в точке ввода наружных теплопроводов в здание и коэффициента смешения элеватора по по рис. 10.19 [5].

       Коэффициент смешения U следует определять по формуле:

,       (4.5)

где   T       - расчетная температура воды в  подающем трубопроводе тепловой

                            сети, °C;

                t_г,t_о    - расчетные температуры горячей и обратной воды в системе

                           отопления, °C.

                                       ,

 _{По рис.10.19 [5] определяем величину искусственного давления:}

 

        _{Величину естественного давления определяем по формуле (4.6):}

    

      

 

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления  выполняется по методу удельной потери давления. При расчете по этому методу для предварительного выбора диаметров участков неблагоприятного циркуляционного кольца находzn ориентировочное значение удельной потери давления от трения при движении теплоносителя по трубам R_ср, Па/м, по формуле:

                        

                                                     (4.7)

где ΔP_рц – расчётное циркуляционное давление, Па;

  k – доля потерь на трение, принимаемая для систем с искусственной циркуляцией равной 0,65;

Σl – сумма длин участков расчетного кольца, м.

 

                        

При расчете стальных труб ориентируясь на вспомогательную  величину R_ср по таблице 11.1 и 11.2 [5] принимаем диаметры участков (графа 5, расчетная табл. 1).

Расход воды в каждом стояке и участках магистралей G_i, кг/ч,(графа 3, таблицы 4.2) определяем по формуле:

                                                                  (4.8)

где Q_i – тепловая нагрузка участка, Вт;

β₁ = 1,02 - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх  расчетной  величины,  принимается  по [1];

β₂ = 1,02 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений, принимается по [1];

к = 1,03- повышающий коэффициент для учета попутной теплопередачи через стенки теплопроводов, проложенных в неотапливаемых помещениях;

с – теплоемкость воды, принимается равной 4190, Дж/(кг∙°С);

t_г, t_о – то же, что в формуле (4.5).

По значению расхода  воды определяем по табл. 11.1 и 11.2 [5] действительные величины скорости и удельной потери давления от трения R, Па. Эти величины записываются в расчетную таблицу 6(графы 6 и 7), причем необходимо стремиться к тому, чтобы скорость движения воды возрастала по мере увеличения и убывала по мере снижения тепловых нагрузок без резких скачков.

Динамическое давление P_д, Па,(графа 10 таблицы 6) определяется по формуле:

                                                    (4.9)

где W – скорость движения воды, м/с;

ρ – плотность воды, кг/м³.

_{Потери  давления в местных  сопротивлениях определяем по формуле:}

                                          

                                                    (4.10)

где – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке. 

Значения коэффициентов  местных сопротивлений определяются по таблицам П.10, П.11, II.12 приложения П [5]. Затем определяется сумма местных коэффициентов участка ∑ζ, которая приведена в таблице 5. 

 

Таблица 5. Коэффициенты местных сопротивлений

 

Номер участка	Вид местного сопротивления	∑ξ
1	2	6
1	Отвод под углом 90˚, запорная арматура, воздухосборник	11,1
2	Тройник на противоток	3
3	Тройник на проход, отвод под углом 90˚	1,6
4	Тройник на проходе	4
5	Тройник на ответвление, проточный воздухосборник, отвод под углом  90˚, трёхходовой кран при прямом проходе, радиатор двухколонный	80,7
6	Тройник на проходе	1
7	Тройник на слияние потоков	3
8	Отвод под углом 90˚, запорная арматура	9,2
5´	Отвод под углом  90˚, тройник на проходе, вентиль обыкновенный, кран пробковый, трёхходовой кран при прямом проходе, радиатор двухколонный, тройник на ответвление.	69,25

 

 

 

Коэффициенты местных  сопротивлений тройников и крестовин, находящихся на границе двух участков, относятся к участку с меньшей тепловой нагрузкой. Потери давления на трение получаются путем перемножения данных граф 9 и 10 расчетной таблицы 6. Общие потери давления на расчетном участке, Па, получаются путем суммирования потери давления на трение и потери в местных сопротивлениях. Общие потери давления в рассматриваемом циркуляционном кольце, получаются суммированием величин потерь давления на отдельных участках. Величина этих потерь не должна превышать расчетного циркуляционного давления системы.

Так как при монтаже  системы отопления неизбежны  отклонения от составленной расчетной  схемы, общие потери давления , Па, в рассматриваемом кольце должны быть меньше расчетного циркуляционного давления на 10 - 30 %, т.е. должно выдерживаться равенство:

 

.                                             (4.11)

 

Запас циркуляционного  давления вычисляется по формуле:

                                           (4.12)

 

Пример расчёта для  первого участка.

Расход воды определяем по формуле (4.7):

 

Потери давления на трение Rl, Па:

Динамическое давление P_д, Па, определяем по формуле (4.8):

 

                         

 

 

_{Потери  давления в местных  сопротивлениях по формуле (4.9):}

Сумма потерь давления на участке:

Аналогично рассчитываем остальные участки. Результаты расчета  заносим в таблицу 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

                

 

 

 

 

Таблица 6. Гидравлический расчёт трубопроводов

 

 

Номер участка	Тепловая нагрузка участка Qуч, Вт	Расход воды на уча- стке Gуч, кг/ч	Длина участка l, м	Диаметр трубопро- вода d, мм	Скорость движения воды W, м/с	Потери давления на трение на 1 м  длины  R, Па/м	Потери давления на трение на участке R∙l, Па	Сумма коэффициен- тов местных сопро- тивлений на участке ∑ξ	Динамическое давление Pg , Па	Потери давления в местных сопротив- лениях Z, Па	Сумма потерь дав- ления на участке  R∙l+Zуч , Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Неблагоприятное циркуляционное кольцо (через стояк 1)
1	66014,785	1620,56	33	32	0,434	85	2805	11,1	88,968	987,546	3792,4606
2	43215,6372	1060,86	2,4	25	0,486	153	367,2	3	111,565	334,694	701,894
3	38252,6258	939,03	2,5	25	0,432	122	305	1,6	88,149	141,039	446,039
4	28080,2821	689,322	13,6	25	0,35	67	911,2	4	57,862	231,447	1142,647
5	14944,9344	366,872	22,7	20	0,283	71	1589	80,7	37,829	3052,82	4641,82
6	30080,2895	738,418	5,44	25	0,345	76	1474,24	1	56,22	56,22	1530,46
7	43215,6372	1060,87	3,2	25	0,486	38	121,6	3	111,56	334,69	456,29
8	69146,0859	1697,42	3,05	32	0,4	104,6	319,183	9,2	75,574	695,28	799,93
Σ(R∙l+Z)=13511,5406Па
Дополнительное циркуляционное кольцо через ближний стояк (стояк 7)
1	66014,785	1620,56	33	32	0,434	85	2805	11,2	88,968	996,44	3801,442
2	43215,6372	1060,86	2,4	25	0,486	153	367,2	3	111,565	334,694	701,894
3	38252,6258	939,03	2,5	25	0,432	122	305	1,6	88,149	141,039	446,039
4	28080,2821	689,322	19,1	25	0,35	67	4603,1	6	57,862	347,169	4950,269
5	13135,4948	322,453	22	20	0,245	56	1232	69,25	28,352	1963,39	3195,39
6	43215,6372	1060,87	3,2	25	0,486	153	489,6	3	111,565	334,69	824,29
7	69146,0859	1697,42	3,05	32	0,4	104,65	319,183	9,2	75,574	695,28	799,93
Σ(R∙l+Z)=14719,258Па