Гідравлічний розрахунок 2-трубної системи опалення

Гідравлічний розрахунок 2-трубної системи опалення

  • Гідравлічний розрахунок опалювальної системи з урахуванням трубопроводів
  • Приклад гідравлічного розрахунку двотрубної гравітаційної системи опалення

Для чого потрібен гідравлічний розрахунок двотрубної системи опалення
Кожна будівля індивідуально. У звязку з цим опалення з визначенням кількості тепла буде індивідуальним. Зробити це можна за допомогою гідравлічного розрахунку, при цьому полегшити завдання може програма і таблиця розрахунку.

Система опалення.

Розрахунок системи опалення будинку починають з вибору палива, виходячи з урахування потреб і особливостей інфраструктури місцевості, де розташований будинок.


Мета гідравлічного розрахунку, програма і таблиця якого є в мережі, полягає в наступному:

  • визначення кількості нагрівальних приладів, які необхідні;
  • підрахунок діаметра і кількості трубопроводів;
  • визначення можливої втрати опалення.

Всі підрахунки повинні проводитися по схемою опалення з усіма елементами, які входять в систему. Подібна схема і таблиця повинні бути попередньо складені. Для проведення гідравлічного розрахунку знадобиться програма, аксонометрична таблиця і формули.

Двотрубна система опалення приватного будинку з нижнім розведенням.

Двотрубна система опалення приватного будинку з нижнім розведенням.

За розрахунковий обєкт приймається більш навантажене кільце трубопроводу, після чого визначається необхідний перетин трубопроводу, можливі втрати тиску всього контуру опалення, оптимальна площа поверхні радіаторів.

Проведення подібного розрахунку, для чого використовується таблиця і програма, може створити чітку картину з розподілом всіх опорів в контурі опалення, які існують, а також дозволяє отримати точні параметри температурного режиму, витрати води в кожній частині опалення.

Гідравлічний розрахунок в результаті повинен вибудувати найбільш оптимальний план опалення власного будинку. Не потрібно покладатися виключно на свою інтуїцію. Таблиця і програма розрахунку спростять процес.

Елементи, які потрібні:

  1. Схеми.
  2. Формули.
  3. Таблиця.
  4. Програма розрахунку.

Гідравлічний розрахунок опалювальної системи з урахуванням трубопроводів

Схема систем опалення з насосною циркуляцією і відкритим розширювальним бачком.

Схема систем опалення з насосною циркуляцією і відкритим розширювальним бачком.

При проведенні всіх підрахунків будуть використовуватися основні гідравлічні параметри, в тому числі гідравлічний опір трубопроводів і арматури, витрата теплоносія, швидкість теплоносія, а також таблиця і програма. Між подібними параметрами є повна взаємозвязок. На це і необхідно спиратися при проведенні розрахунків.

Приклад: якщо підвищити швидкість теплоносія, одночасно підвищиться і гідравлічний опір у трубопроводу. Якщо буде підвищено витрата теплоносія, одночасно може зрости і швидкість теплоносія і гідравлічний опір. Чим більшим буде діаметр трубопроводу, тим меншою буде швидкість теплоносія і гідравлічний опір. На основі аналізу подібних взаємозвязків є можливість перетворити гідравлічний розрахунок в аналіз параметрів надійності і ефективності повністю всієї системи, що може допомогти знизити витрати на матеріали, які використовуються. Варто памятати, що гідравлічні характеристики не відрізняються сталістю, з чим можуть допомогти номограми.
Гідравлічний розрахунок системи водяного опалення: Витрата теплоносія

Можлива схема майбутньої двотрубної системи опалення.

Можлива схема майбутньої двотрубної системи опалення.

Витрата теплоносія безпосередньо залежатиме від того, яка теплове навантаження припаде на теплоносій під час переміщення ним тепла до приладу опалення від теплогенератора. Даний критерій містить таблиця і програма.

Гідравлічний розрахунок передбачає визначення витратного рівня теплоносія по відношенню до заданого ділянці. Розрахунковий ділянку буде являти собою ділянку, який має стабільний витрата теплоносія і постійний діаметр.

Приклад короткого розрахунку буде містити гілку, яка включає в себе 10 кіловатних радіаторів, при цьому витрата теплоносія розраховується на перенесення теплової енергії на рівні 10 кВт. В даному випадку розрахунковий ділянку є відріз від радіатора, який є першим в гілці, до теплогенератора. Однак це тільки лише за умови, що подібну ділянку буде характеризуватися постійним діаметром. Друга ділянка розташована між першим і другим радіаторами. Якщо в першому випадку вираховується витрата перенесення 10-кіловатної енергії тепла, то на другій ділянці кількість енергії, яке розраховується, складе 9 кВт з можливим поступовим зменшенням в міру проведення подібних розрахунків.

Схема опалення з природною циркуляцією.

Схема опалення з природною циркуляцією.

Гідравлічний опір буде розраховуватися одночасно до зворотного і подає трубопроводів.

Гідравлічний розрахунок подібного опалення полягає в обчисленні витрат теплоносія за формулою для розрахункового ділянки:

G уч = (3,6 * Q уч) / (c * (t r-t o)), де Q уч - теплове навантаження ділянки, який розраховується (у Вт). Даний приклад містить навантаження тепла на 1 ділянку в 10000 Вт або 10 кВт, з - (питома теплоємність для води) постійна, яка дорівнює 4,2 кДж (кг * ° С), tr - температура теплоносія в гарячому вигляді в системі опалення, to - температура холодного теплоносія в системі опалення.
Гідравлічний розрахунок опалювальної гравітаційної системи: швидкість потоку теплоносія

Схема системи теплопостачання розподільників.

Схема системи теплопостачання розподільників.

За мінімальну швидкість теплоносія слід прийняти порогове значення 0,2-0,26 м / с. Якщо швидкість менше, з теплоносія може виділятися надлишкове повітря, що здатне привести до появи повітряних пробок. Це, в свою чергу, буде служити причиною повної або часткової відмови опалювальної системи. Відносно верхнього порогу, швидкість теплоносія повинна бути 0,6-1,5 м / с. Якщо швидкість не підніметься вище цього показника, в трубопроводі не зможуть утворюватися гідравлічні шуми. Практика показує, що для опалювальних систем оптимальний швидкісний діапазон становить 0,4-0,7 м / с.

Якщо є необхідність в проведенні більш точного розрахунку діапазону швидкості теплоносія, знадобиться брати в розрахунок параметри матеріалів трубопроводів в системі опалення. Говорячи більш точно, буде необхідний коефіцієнт шорсткості для внутрішніх трубопровідних поверхонь. Наприклад, якщо мова піде про сталевих трубопроводах, оптимальною буде швидкість теплоносія на рівні 0,26-0,5 м / с. Якщо є полімерний або мідний трубопровід, швидкість є можливість збільшити до 0,26-0,7 м / с. Якщо є бажання перестрахуватися, необхідно уважно почитати, яка швидкість рекомендується виробниками обладнання для опалювальних систем.

Більш точний діапазон швидкості теплоносія, яка рекомендується, буде залежати від матеріалу трубопроводів, які застосовуються в опалювальній системі, точніше від коефіцієнта шорсткості внутрішньої поверхні трубопроводу. Наприклад, для сталевих трубопроводів рекомендується дотримуватися швидкості теплоносія від 0,26 до 0,5 м / с. Для полімерних і мідних (поліетиленові, поліпропіленові, металопластикові трубопроводи) від 0,26 до 0,7 м / с. Є сенс користуватися рекомендаціями від виробника, якщо вони є.
Розрахунок гідравлічного опору опалювальної гравітаційної системи: втрата тиску

Схема системи опалення від розподільника

Схема системи опалення від розподільника «3».

Втрати тиску на певних ділянках, що може називатися терміном «гідравлічний опір», являють собою суму повністю всіх втрат на гідравлічне тертя і локальних опорах. Такий показник, який вимірюється в Па, можна вирахувати за формулою:

Руч = R * l + ((p * v2) / 2) * E3, де v - швидкість теплоносія, який використовується (вимірюється в м / с), p - щільність теплоносія (вимірюється в кг / м ), R - втрати тиску в трубопроводі (вимірюється в Па / м), l - розрахункова довжина трубопроводу на ділянці (вимірюється в м), E3 - сума всіх коефіцієнтів локальних опорів на обладнаному ділянці і запірно-регулюючої арматури.

Загальна гідравлічний опір є сумою опорів розрахункових ділянок. Дані містить наступна таблиця (ЗОБРАЖЕННЯ 6).
Гідравлічний розрахунок двотрубної гравітаційної опалювальної системи: вибір основної гілки

Гідравлічний розрахунок трубопроводів.

Гідравлічний розрахунок трубопроводів.

Якщо система гідравліки буде характеризуватися попутним рухом теплоносія, для двотрубної системи необхідно вибрати кільце найбільш завантаженого стояка через прилад опалення, розташований знизу.

Якщо система буде характеризуватися тупиковим рухом теплоносія, для двотрубної конструкції необхідно вибрати кільце нижнього опалювального приладу для найбільш завантаженого з найвіддаленіших стояків.

Якщо мова буде йти про горизонтальну опалювальної конструкції, потрібно вибрати кільце через саму завантажену гілку, яка відноситься до нижнього поверху.

Приклад гідравлічного розрахунку двотрубної гравітаційної системи опалення

Розрахунок системи теплопостачання розподільників.

Розрахунок системи теплопостачання розподільників.

Опалювальні прилади горизонтальної двотрубної системи опалення приєднуються до опалювальної системи за допомогою розподільника, який розділяє опалення на 2 системи: постачання тепла розподільникам (між розподільниками і тепловим пунктом), а також опалення від розподільників (між опалювальними приладами і розподільником).

У більшості випадків схема опалювальної системи виконується у вигляді роздільних схем:

  • схема систем опалення від розподільників;
  • схема системи теплопостачання розподільників.

Як приклад пропонується гідравлічний розрахунок 2-х трубної системи опалення з нижнім розведенням в двоповерховій адміністративній будівлі. Теплопостачання влаштовується від вбудованої топкової.

Є такі вихідні дані:

  1. Розрахункове навантаження тепла опалювальної системи: Q зд = 133 кВт.
  2. Параметри опалювальної системи: t г = 75 ° С, t o = 60 ° С.
  3. Розрахунковий витрата теплоносія в опалювальній установці V co = 7,6 м / год.
  4. Опалення приєднується до казанів через гідравлічний горизонтальний роздільник.
  5. Автоматика кожного котла підтримує постійну температуру теплоносія на виході з котла: t г = 80 ° С протягом усього року.
  6. На введенні кожного розподільника проектується автоматичний регулятор перепаду тиску.
  7. Система теплопостачання розподільників виконана з сталевих водогазопровідних труб, опалювальної системи від розподільників - з металополімерних труб.

Для даної двотрубної системи опалення потрібно встановити насос з керуванням швидкістю обертання. Для того, щоб підібрати циркуляційний насос, знадобиться визначити значення подачі V н, м / год і напору P н, кПа.

Подача насоса ідентична розрахунковій витраті в опалювальній установці

V н = V co = 7,6 м3 / год.

Необхідний напір P н, який дорівнює розрахунковим втратам тиску опалення A P зі, визначається сумою наступних складових:

Нонограмма.

Нонограмма.

  1. Втрати тиску розподільників OA P уч.с.т.
  2. Втрати тиску опалювальної системи від розподільників OA P уч.от.
  3. Втрат тиску в розподільнику A P розпод.

P н = A P co = OA P уч.с.т + OA P уч.от + A P розпод.

Для підрахунку OA P уч.с.т і OA P уч.от циркуляційного розрахункового кільця слід виконати схему системи теплопостачання та схему опалення від розподільника «3»

На схемі опалювальної системи від розподільника «3» потрібно розподілити теплові навантаження приміщень Q4 (розрахункові втрати приміщенням теплоти) за приладами опалення, які підсумовуються по розподільникам. Далі на розрахунковій схемі вказуються теплові навантаження розподільників.

Залежно від теплової продуктивності топкової, яка потрібна, можуть функціонувати обидва котла або тільки один з них (у весняний і літній періоди часу). Кожен з котлів має окремий циркуляційний контур з насосом Р1, в якому буде постійний витрата теплоносія і однакова температура теплоносія t г = 80 ° С протягом року.

У бойлері 2 температура води t г = 55 ° С водопостачання може забезпечуватися за рахунок двохпозиційного регулятора температури, який управляє включенням насоса P2. В опаленні циркуляцію теплоносія буде забезпечувати насос з електронним управлінням Р3. Температура в прямому трубопроводі опалювальної системи змінюється в залежності від температури зовнішнього повітря за допомогою стежить електронного регулятора 11, який впливає на триходовий регулюючий клапан.

Гідравлічний розрахунок системи постачання тепла розподільників може бути виконаний з використанням першого напряму. Як розрахунковий основного циркуляційного кільця потрібно вибрати кільце через навантажений прилад опалення самого навантаженого розподільника «3».

Діаметри ділянок магістральних теплопроводів d y, мм підбираються за допомогою номограми, задаючись водної швидкістю 0,4-0,5 м / с.

Характер використання номограми зображує таблиця (приклад ділянки №1) G уч = 7581 кг / год. Рекомендується при цьому обмежуватися питомої втратою тиску на тертя R не більш 100 Па / м. На місцеві опору Z, Па втрати тиску визначаються згідно номограммам як функція Z = f (Oae). Результати гідравлічного розрахунку містить таблиця.

Сума коефіцієнтів місцевих опорів Oae для кожного з ділянок основного циркуляційного кільця повинна визначатися в такий спосіб:

  • дільниця №1 (початок від напірного патрубка насоса P3, без зворотного клапана): раптове звуження, раптове розширення, засувка, Oae = 1,0 + 0,5 + 0,5 = 2,0;
  • ділянку №2: трійник на відгалуження, ОАЕ = 1,5;
  • дільниця №3: прохідний трійник, відвід, ОАЕ = 1,0 + 0,5 = 1,5;
  • дільниця №4: прохідний трійник, відвід, ОАЕ = 1,0 + 1,0 = 2,0;
  • ділянку №2: трійник на противотоке, ОАЕ = 3,0;
  • дільниця №1 до перемички підмішування: раптове звуження, раптове розширення, засувка, відведення, ОАЕ = 1,0 + 0,5 + 0,5 + 0,5 = 2,5;
  • ділянку №1а від перемички підмішування до всмоктуючого патрубка насоса P3, без клапана, без фільтра: гідравлічний роздільник у вигляді раптового звуження і раптового розширення, два відводи, дві засувки, ОАЕ = 1,0 + 0,5 + 0,5 + 0, 5 = 2,5.

На дільниці №1 опір клапана має визначатися по монограмі виробника для зворотного клапана d y = 65 мм, G уч = 7581 кг / год, це становить:

A P О.К = 800 Па.

На ділянці №1а опір фільтра d = 65 мм має визначатися за значенням пропускної здатності, яку він має k v = 55 м3 / год.

отже,

A Pф = 0,1. (G | k v) 2 = 0,1. (7581/55) 2 = 1900 Па.

Типовий розмір триходового клапана вибирається, задаючись необхідною величиною: k v = (2 G ... 3 G), тобто k v> 2. 7,58 = 15 м3 / год.

Приймається клапан d = 40 мм, k v = 25 м3 / год.

Опір його складе:

A P кл = 0,1. (G | k v) 2 = 0,1. (7581/25) 2 = 9200 Па.

Отже, втрати тиску постачання тепла розподільників дорівнюють:

OA P уч.с.т = 21514 Па (21,5 кПа).

Підрахунок решти постачання тепла розподільників з підбором трубопровідних діаметрів виробляється таким же чином.

Для розрахунку OA P уч.с.т опалювальної системи від розподільника «3», слід вибрати розрахункове основне циркуляційний кільце через саме навантажене пристрій опалення Q пр = 1500 Вт (Гілка «В»).

Гідравлічний розрахунок виконується з використанням 1-го напрямку.

Діаметри ділянок теплопроводів d y, мм підбираються за допомогою номограми для металополімерних труб, при цьому швидкість води - не більше 0,5-0,7 м / с.

Характер користування номограмою зображується малюнку (приклад ділянок №1 та №4). Рекомендується при цьому обмежуватися питомої втратою тиску на тертя R не більш 100 Па / м.

Втрати тиску на опору Z, Па визначається як функція Z = f (Oae).


» » » Гідравлічний розрахунок 2-трубної системи опалення