кг/м3; кг/м3;
Па;
Па;
Па.
Определим расход инфильтрующегося воздуха через неплотности наружных ограждающих конструкций помещения по формуле:
, (24)
где Па, Па, Па, Аок = 0,9·1,2·2 = 2,16 м2, АДВ = 1,2·2,2 = 2,64 м2.
кг/ч.
Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха вычисляем по формуле (22)
Вт.
Определим коэффициент добавочных теплопотерь для двери лестничной клетки. Учитывая, что дверь принята двойная с тамбуром, то по [13] в = 0,27 H, так как H = 10,3 м, получим
В = H · в = 0,27·10,3 = 2,8
Дверь ориентирована на юг, следовательно добавочные потери теплоты, связанные с ориентацией по сторонам света, принимаются равными нулю. Тогда
Расчёты потерь теплоты представлены в таблице 1.
2.1.4 Определение удельной тепловой характеристики здания
Суммируя тепловую нагрузку системы отопления всех помещений здания, получим расчетную тепловую мощность системы отопления всего здания Вт.
Определив отопительную нагрузку всего здания , Вт, вычисляют удельную тепловую характеристику здания q, Вт/(м3·°С) по формуле
,
где V - объем здания по наружному объему (высота здания определяется от уровня земли до верха утеплителя), м3; - расчетная разность температур между средней температурой воздуха в отапливаемых помещениях и температурой наиболее холодной пятидневки, °С.
Объем здания V = 4693,8 м3.
Средняя температура воздуха в отапливаемых помещениях = 19 °С.
Температура наиболее холодной пятидневки = -37 °С.
Тогда
Вт/(м3·°С).
3. Гидравлический расчет системы отопления
3.1 Гидравлический расчет системы отопления
Гидравлический расчет трубопроводов при выполнении курсового проекта производится для основного циркуляционного кольца. При этом рекомендуется расчет проводить методом удельных потерь давления. Расход воды в каждом стояке или на участке вычисляют по формуле
, (28)
где Q - тепловая нагрузка стояка или участка, Вт; tГ, tО - расчетная температура горячей и обратной воды в системе отопления, °С; для двухтрубной системы (tГ = 95 °С, tО = 70 °С; с - удельная массовая теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/(кг·°С); в1 - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины в1 = 1,02, принимается по табл. 8.2 [6]; в2 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений, принимается по табл. 8.3 [6], для чугунных радиаторов, установленных у наружной стены, в том числе под световым проемом в2 = 1,02.
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления производят в следующей последовательности.
1. После определения тепловой мощности системы отопления, размещения отопительных приборов и теплового пункта вычерчивают схему трубопроводов с изображением всех поворотов, ответвлений, запорно-регулирующей арматуры.
2. На схему наносят тепловые нагрузки всех отопительных приборов (записываются на расчетной схеме системы отопления над прямоугольниками, изображающими отопительные приборы), которые суммируются по стоякам и отдельным кольцам циркуляции.
3. Выбирают основное циркуляционное кольцо, т.е. наиболее протяженное, имеющее наибольшую тепловую нагрузку.
4. Расчетное циркуляционное кольцо разбивают на участки. На каждом участке проставляют тепловую нагрузку (в числителе) и его длину (в знаменателе). Расчетное (основное) циркуляционное кольцо, выделенное жирной линией, включает участки 1 - 16. Участком называется трубопровод, на котором расход протекающей воды, температура воды и диаметр трубопровода остаются неизменными. Нумеруют участки, начиная от распределительного коллектора и кончая сборным коллектором.
5. Определяют расчетное давление ДPP, Па, которое складывается из давления, создаваемого элеватором ДPН и естественного циркуляционного давления ДPE за счет остывания воды в отопительных приборах
, (29)
Величину ДPН определяют по формуле
, (30)
Где - разность давления в наружных тепловых сетях, в месте ввода в здание, кПа (см. задание); и - коэффициент смешения, который находят из соотношения
, (31)
где - расчетная температура воды в тепловой сети. °С; и - то же, что и в формуле (26).
Величину ДPE определяют по зависимости
, (32)
где h - вертикальное расстояние между серединой отопительного прибора, расположенного на первом этаже, и осью элеватора, м; для основного циркуляционного кольца h можно принимать от 1,5 до 1,7 м; и - плотность охлажденной и горячей воды, кг/мі; ( = 977,81 кг/мі; = 961,92 кг/м3; g = 9,81 м/с2).
6. При выборе диаметра труб исходят из среднего значения удельной линейной потери давления на трение в основном циркуляционном кольце , Па/м
, (33)
где - то же, что и в формуле (29); - сумма длин последовательно соединенных участков расчетного циркуляционного кольца; длина участков определяется с точностью до 0,1 м по схеме системы отопления; 0,65 - доля потерь давления на трение. Гидравлический расчет сводится в табл. 2.
7. Заполняют графы 1, 2 и 4 табл. 2, т.е. записывают номера участков, тепловые нагрузки и длины участков. В графе 3 проставляется расход воды на участке, который определяется по формуле (28).
8. Ориентируясь на значение по [6, прил.6], определяют диаметры труб участков (графа 5 расчетной табл. 3), действительные удельные потери давления на трение R (графа 7) и скорость движения воды (графа 6). Необходимо следить за тем, чтобы скорость движения воды не превышала предельно допустимых значений [6]. Умножая величину «R» на длину «l» получают значение Rl участка (графа 8).
Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяют по формуле
, (34)
Где - сумма коэффициентов местного сопротивления (к.м.с.) на участке, определяемая по [6, прил. 5] в соответствии с данными табл. 3, составленными на основании расчетной схемы системы отопления (рис. 6); V - скорость движения воды, м/с; с - плотность воды, кг/м3; - динамическое давление, Па, определяемое по [6, прил.7].
Значение к.м.с. заносят в графу 9 табл. 2, а значения в графу 10.
Величину потерь давления в местных сопротивлениях Z записывают в графу 11, а в графу 12 - сумму потерь давления Rl+Z.
Общие потери давления в основном циркуляционном кольце , полученные путем суммирования потерь давления на трение и в местных сопротивлениях на всех участках основного циркуляционного кольца (графа 12, табл. 2), сопоставляют с расчетным циркуляционным давлением.
Расчет основного циркуляционного кольца считается законченным, если выполняется условие
, (35)
Действительный запас расчетного давления, %, вычисляют по формуле
, (36)
Если запас меньше 5 % или больше 10 %, то изменяют диаметры трубопроводов отдельных участков кольца циркуляции таким образом, чтобы потери давления соответственно увеличились (при уменьшении диаметров труб) или уменьшились (при увеличении диаметров).
3.1.1 Гидравлический расчет трубопроводов методом удельной потери давления на трение
Требуется выполнить гидравлический расчет двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и тупиковым движением воды.
Система отопления присоединена к тепловой сети через элеватор. Располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание = 67 кПа. Температура воды в подающей магистрали - = 150 °С, в обратной - = 70 °С.
Определим коэффициент смешения по формуле (31)
2,2.
Определим давление, создаваемое элеватором по формуле (30)
7593 Па.
Определим естественное циркуляционное давление по формуле (32)
265 Па.
Определим расчетное располагаемое давление для системы отопления по формуле (29)
7858 Па.
Определим среднее значение удельной линейной потери давления на трение в основном циркуляционном кольце по формуле (33)
66,2 Па/м.
Дальнейший расчет сводится в табл.2.
Таблица 2
Гидравлический расчет трубопроводов системы водяного отопления
|
Номер участка |
Тепловая нагрузка Q,Вт |
Расход теплонос ителя G,кг/ч |
Длина участка l,мм |
Диаметр, d, мм |
Скорость воды V, м/с |
Удельные потери на трение R, Па/м |
Потери давления на трение Rl,Па |
Сумма коэф. Местных сопротивлений, ?ж |
Динамическое давление Рдин,Па |
Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па |
Сумарные потнри Rl+Z,Па |
|
|
1 |
52958,6 |
1891 |
3,8 |
40 |
0,38 |
56 |
213 |
2,5 |
70 |
175 |
388 |
|
|
2 |
28574,8 |
1020 |
6,8 |
25 |
0,5 |
150 |
1020 |
1,5 |
121,3 |
182 |
1202 |
|
|
3 |
18890,1 |
674 |
1,0 |
25 |
0,31 |
65 |
65 |
1,5 |
466 |
70 |
135 |
|
|
4 |
12959,9 |
463 |
7,2 |
25 |
0,21 |
32 |
230 |
1 |
21,4 |
21 |
251 |
|
|
5 |
7530,2 |
269 |
6,5 |
20 |
0,2 |
40 |
260 |
1 |
19,4 |
19 |
279 |
|
|
6 |
5312,7 |
190 |
5,9 |
15 |
0,25 |
95 |
561 |
6 |
30,3 |
182 |
743 |
|
|
7 |
3434,5 |
123 |
3,0 |
15 |
0,16 |
40 |
120 |
2 |
12,4 |
25 |
145 |
|
|
8 |
1991,5 |
71 |
3,0 |
15 |
0,096 |
15 |
45 |
2 |
4,5 |
9 |
54 |
|
|
9 |
995,75 |
36 |
1,4 |
15 |
0,05 |
3,2 |
4,5 |
6,5 |
1,2 |
8 |
12,5 |
|
|
10 |
995,75 |
36 |
1,4 |
15 |
0,05 |
3,2 |
4,5 |
2,5 |
1,2 |
3 |
7,5 |
|
|
11 |
1991,5 |
71 |
3,0 |
15 |
0,96 |
15 |
45 |
2 |
4,5 |
9 |
54 |
|
|
12 |
3434,5 |
123 |
3,0 |
15 |
0,16 |
40 |
120 |
2 |
12,4 |
25 |
145 |
|
|
13 |
5312,7 |
190 |
5,9 |
15 |
0,25 |
95 |
561 |
6 |
30,3 |
182 |
743 |
|
|
14 |
7530,2 |
269 |
6,5 |
20 |
0,2 |
40 |
260 |
1 |
19,4 |
19 |
279 |
|
|
15 |
12959,9 |
463 |
7,2 |
20 |
0,35 |
112 |
806 |
1 |
59,4 |
59 |
865 |
|
|
16 |
18890,1 |
674 |
1,0 |
20 |
0,31 |
240 |
240 |
1,5 |
46,6 |
70 |
310 |
|
|
17 |
28574,8 |
1020 |
6,8 |
25 |
0,5 |
150 |
1013 |
1,5 |
111,7 |
168 |
1181 |
|
|
18 |
52958,6 |
1891 |
3,8 |
40 |
0,38 |
56 |
213 |
2,5 |
70 |
175 |
388 |
|
|
?l= |
77.2 |
?(Rl+Z)= |
7182 |
Коэффициенты местных сопротивлений (графа 9, табл. 2), принятые по [6, прил. 5], приведены в табл. 3. В графу 10 табл. 2 заносим значение PДИН, принимаемое по [6, прил. 7] при соответствующей скорости движения теплоносителя на каждом участке.
Таблица 3
Местные сопротивления и их коэффициенты на участках основного циркуляционного кольца
|
Номер участка |
Диаметр d, мм |
Наименование местных сопротивлений |
Коэффициенты местных сопротивлений |
Сумма Коэффициентов местных сопротивлений |
|
|
1 |
32 |
Задвижка, два отвода |
0,5 1.2=2 |
2,5 |
|
|
2 |
32 |
Тройник на ответвлении |
1,5 |
1,5 |
|
|
3 |
20 |
Тройник на ответвлении |
1,5 |
1,5 |
|
|
4 |
20 |
Тройник на проходе |
1 |
1 |
|
|
5 |
20 |
Тройник на проходе |
1 |
1 |
|
|
6 |
20 |
Тройник на проходе, 1 отвод, кран проходной |
1 1 4 |
6 |
|
|
7 |
Крестовина на проходе |
2 |
2 |
||
|
8 |
15 |
Крестовина на проходе |
2 |
2 |
|
|
9 |
15 |
Тройник на ответвлении, кран двойной регулировки, Ѕ радиатора |
1,5 4 1 |
6,5 |
|
|
10 |
15 |
Ѕ радиатора, Тройник на ответвление |
1 1,5 |
2,5 |
|
|
11 |
15 |
Крестовина на проходе |
2 |
2 |
|
|
12 |
15 |
Крестовина на проходе |
2 |
2 |
|
|
13 |
20 |
1 отвод, кран проходной, Тройник на проходе |
1 4 1 |
6 |
|
|
14 |
20 |
Тройник на проходе |
1 |
1 |
|
|
15 |
20 |
Тройник на проходе |
1 |
1 |
|
|
16 |
20 |
Тройник на ответвлении |
1,5 |
1,5 |
|
|
17 |
32 |
Тройник на ответвлении |
1,5 |
1,5 |
|
|
18 |
32 |
2 отвода, Задвижка |
2 0,5 |
2,5 |