Общие принципы и последовательность подготовительных операций

ВВЕДЕНИЕ

После изучения особенностей планировочного решения и строительных конструкций проектируемого здания, технологического процесса и режима работы (для промышленных и общественных зданий), а также обоснования принципиальной и конструктивной схем системы центрального отопления (выбора вида и параметров теплоносителя, типа нагревательных приборов и способа их установки, схемы разводящих магистралей и конструкции стояков) выполняют гидравлический расчет трубопроводов.

Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. При этом должна быть гарантирована подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок нагревательных приборов.

Общие принципы и последовательность подготовительных операций

На основании технико-экономических соображений и требований норм в зависимости от назначения здания, архитектурно-планировочного решения (размеров, этажности и пр.) выбирают принци­пиальную схему системы отопления, конструкцию и тип нагревательных приборов, параметры теплоносителя, способы циркуляции воды в системе, размещают разводящие магистрали, стояки и т. д.

После размещения на планах здания нагревательных приборов, стояков и разводящих магистралей конструируют пространствен­ную схему всей системы отопления в целом. Узел управления ТЭЦ или коммуникации встроенной котельной вычерчивают отдельно. Стояки с нагрева­тельными приборами изображают в виде развертки. Конструкция этажестояков должна быть по возможности единообразной и отве­чать требованиям индустриализации монтажных работ. Применять для стояков трубы разных диаметров можно лишь при необходи­мости увязать расходуемые давления в сети [1].

Для точного учета местных сопротивлений на всех расчетных схемах и развертках стояков должны быть указаны все изгибы труб, запорно-регулирующая арматура, вспомогательные устройст­ва и оборудование.

Расчетные схемы разводящих магистралей и развертки стояков выполняют в масштабе 1:100. а коммуникации узлов управления ТЭЦ и встроенных котельных - 1:50.

На основании расчета теплопотерь на схемы наносят тепловые нагрузки нагревательных приборов, стояков и всех расчетных участков по отдельным циркуляционным кольцам и ветвям системы отопления.

Каждое циркуляционное кольцо водяного отопления или ветку паропровода разбивают на расчетные участки по ходу движения теплоносителя, начиная от котла, узла управления ТЭЦ или концевого нагревательного прибора. Для каждого расчетного участка надо указать порядковый номер, длину l, м, и тепловую нагрузку Q, ккал/ч, или расход G, кг/ч.

Гидравлический расчет трубопроводов выполняют по заранее сконструированной схеме, состоящей из отдельных расчетных участков.

Расчетным участком называют отрезок трубопровода одного диаметра с постоянным расходом теплоносителя.

Потери давления Р, кгс/м², на расчетном участке при движении жидкости в круглых трубах находят по общеизвестной формуле гидравлики:

P = l r + S x r,

где l - длина трубопровода расчетного участка, м; - безразмерный коэффициент трения; d - внутренний диаметр трубы, м; v - скорость потока, м/сек; g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения тела; S x - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; r - плотность (объемная масса) теплоносителя, кг/м³.

Потери давления на расчетном участке складываются из потерь на трение R l и потерь в местных сопротивлениях Z. Величина R – есть удельная потеря давления на трение, прямо пропорциональна коэффициенту трения l и динамическому давлению r и обратно пропорциональна диаметру трубы d. Таким образом, чем больше расход теплоносителя G и чем меньше диаметр трубы d, тем больше удельные потери R, кгс/м² на 1 м, т.е.

R = r,

Потери давления в местных сопротивлениях Z обусловливаются изменением скорости и направления движения потока. Значит, на величину Z , кгс/м², оказывают влияние изменения расхода теплоносителя G, а также форма и конструктивные особенности расчетного участка, т.е.

Z = S x r,

где S x - сумма коэффициентов местных сопротивлений (к.м.с.). Общие потери давления Р, кгс/м², на всех расчетных участках рассматриваемого трубопровода системы отопления могут быть выражены формулой

P = ,

Приняв параметры теплоносителя и располагаемый перепад давлений в системе отопления Р_р и пользуясь вспомогательными расчетными таблицами или номограммами, по принятой методике гидравлического расчета находят потери давления на трение Rl и в местных сопротивлениях Z для всех расчетных участков. Затем найденные потери давления суммируют по циркуляционным кольцам и ветвям расчетной схемы трубопроводов в пределах рассматриваемых расчетных участков l – n [1].

Полученные результаты должны соответствовать требованиям норм: невязки в расходуемых давлениях по отдельным кольцам и ветвям системы не должны превышать допустимых значений. Величину запаса или невязки используемых давлении определяют по формуле:

(1)

При расчете наиболее протяженного и нагруженного кольца или ветви трубопровода следует оставлять запас располагаемого перепада давлений Р_р, кгс /м², на неучтенные расчетом сопротивления, но не более 10 %, или

,

При определении располагаемого перепада давлений в узловых точках (ответвлениях) Р_р.о для последующего расчета потерь давления в ответвлениях из величины Р_р для наиболее протяженного и нагруженного кольца или ветви трубопровода вычитают извест­ные потери давления, найденные ранее на общих, уже рассчитанных участках, а именно:

Р_р.о = Р_р , кгс /м². (2)

Гидравлический расчет трубопроводов водяного отопления выполняют с постоянными или переменными перепадами температур теплоносителя в стояках.

В однотрубных системах величины переменных перепадов температур в отдельных стояках не должны отличаться от расчетного перепада температур теплоносителя, принятого в системе отопления (в целом), более чем на ±15 %.

Потери давления в циркуляционных кольцах однотрубных систем водяного отопления, рассчитанных с постоянными перепадами температур теплоносителя в стояках, не должны различаться более чем на 15% при тупиковой схеме разводки магистралей и на 5 % - при попутной [2].