Дипломная (вкр): Проектирование системы отопления многоквартирного дома в городе Бабаево

В проектируемой системе отопления используются не оцинкованные стальные сварные водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262-75) dу = 15-40 мм (обычные), стальные электросварные (ГОСТ 10704-91)dу = 57-89. Дренажные и воздуховыпускные трубопроводы запроектированы из оцинкованных труб.

5. Гидравлический расчет системы отопления

.1 Общие положения

Задачей гидравлического расчета трубопроводной отопительной сети является выбор оптимальных сечений труб для пропуска заданного количества (расхода) воды на отдельных участках. При этом не должен быть превышен установленный технико-экономический уровень эксплуатационных энергозатрат на перемещение воды, санитарно-гигиеническое требование по уровню гидрошумности, а также выдержана определенная металлоемкость проектируемой системы отопления. Необходимо также предусмотреть возможность выполнения монтажных работ индустриальными методами (например, за счет применения труб одного диаметра на разных участках сети). Кроме того, хорошо рассчитанная и увязанная в гидравлическом отношении трубопроводная сеть обеспечивает более надежную гидравлическую и тепловую устойчивость при нерасчетных режимах эксплуатации системы отопления в разные периоды отопительного сезона.

Таким образом, гидравлический расчет проектируемой системы отопления является не просто расчетной операцией, а предполагает решение сложной технической задачи.[6]

Существующие методы гидравлического расчета трубопроводов систем отопления очень трудоемки, а точность увязки расходуемых давлений невелика из-за ограниченного сортамента труб. Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой в аксонометрической проекции. На схеме выявляются циркуляционные кольца, делятся на участки и наносят тепловые нагрузки.

Система водяного отопления представляет собой разветвленную закольцованную сеть труб и отопительных приборов, заполненных теплоносителем. По трубам нагретая вода (теплоноситель) распределяется по отопительным приборам, охлажденный в приборах теплоноситель собирается воедино в магистрали обратного трубопровода и возвращается в тепловой узел, где с помощью насосного смешения, смешивается в подающем трубопроводе с теплоносителем из тепловой сети и снова поступает в систему отопления. Трубопроводы предназначены для доставки и передачи в каждое помещение обогреваемого здания необходимого количества тепловой энергии. Так как теплопередача происходит при охлаждении определенного количества теплоносителя, то требуется выполнить гидравлический расчет системы. Задача гидравлического расчета состоит в выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давления и расходов теплоносителя. При этом должна быть гарантирована подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок нагревательных приборов.[10

Участком называют трубу постоянного диаметра с одним и тем же расходом теплоносителя. Последовательно соединенные участки, образующие замкнутый циркуляционный контур теплоносителя через тепловой генератор, составляют циркуляционное кольцо системы.

В выпускной квалификационной работе гидравлический расчет произведен при помощи метода сложения гидравлических характеристик .

.2 Расчетные параметры теплоносителя

В отопительной технике применяют высокотемпературную воду, которая под воздействием избыточного давления не вскипает в трубопроводах. Циркулирую в нагревательных приборах, горячая вода охлаждается, а затем возвращается в теплоисточник для последующего подогрева. Температурный перепад между горячей и охлажденной водой (δtс= tг - tо), характеризует параметры теплоносителя, циркулирующего в системе отопления.[8]

Выбор вида и параметров теплоносителя надо обосновывать предельно допустимыми температурами поверхности нагревательных приборов.

В дипломном проекте принята δtс =95 - 70=25оС. В водяных системах отопления жилых зданий при отопительном графике 95-70оС средняя температура воды в нагревательных приборах равна 82,5оС.

Указанная средняя температура горячей воды, циркулирующей через нагревательные приборы, является максимальной и поддерживается лишь при расчетной температуре наружного воздуха.

.3 Расчет тепловой нагрузки системы отопления

Расчетная тепловая нагрузка прибора в помещении определяется по тепловым потерям помещения Qпом, но должна быть несколько выше, так как приборы устанавливаются у наружных стен или под окнами и, нагревая ограждения, увеличивают действительные значения Qпом.[9,8] Поэтому действительное значение нагрузки прибора определяется следующим выражением:

,, (5.1)

где β1 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты, равный для радиаторов биметаллических секционных 1,02 при размещении у наружной стены (в том числе под оконным проемом) и 1,03 у световых проемов; β2 - коэффициент, учитывающий некоторое увеличение теплового потока радиаторов, равный 1,03 для радиаторов биметаллических.

Расчетная тепловая нагрузка стояка определяется по формуле (5.2):

,, (5.2)

где - сумма расчетных нагрузок нагревательных приборов, присоединенных к данному стояку, Вт.

Расчетные тепловые мощности приборов и расчетные тепловые нагрузки стояков проставляются на аксонометрической схеме ветвей системы отопления. По ним находится расход воды в отдельных стояках, Gст, и в системе, Gсист. Расход теплоносителя определяется по выражению (5.3), исходя из уравнения теплового баланса.

,, (5.3)

где Qст - расчетная тепловая нагрузка стояка, кДж/ч;

с - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,19,кДж/(кг·оС).

Расчет тепловой нагрузки приведен в таблице приложения 2.

.4 Гидравлический расчет системы отопления

Для упрощения ручных расчетов были разработаны специальные методы и для каждого из них составлены таблицы гидравлического расчета. При расчете систем отопления обычно используют один из следующих четырех методов:

метод удельных потерь давления на трение;

метод динамических давлений;

метод приведенных длин;

метод гидравлических характеристик.

В расчетной практике наиболее широко применяют первый и четвертый методы, поэтому кратко рассмотрим их. В данном проекте использован метод гидравлических характеристик.

Этот метод является наиболее удобным для ручного расчета систем отопления, особенно однотрубных, и применяется с любым из способов расчета по перепадам температур.

Гидравлическое сопротивление участка вычисляется по формуле

, (5.4)

где  - гидравлическая характеристика участка, Па/(кг/ч)2.

, (5.5)

где  - удельное динамическое давление, Па/(кг/ч)2.

, (5.6)

где λ - коэффициент трения;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений (К.М.С.) на участке;

 - относительная длина участка;

W - скорость воды, м/с;

ƒ - площадь поперечного сечения трубопровода, м2; ƒ

ρ - плотность воды (изменяется с температурой незначительно, поэтому можно принять постоянной для средней температуры воды в системе), кг/м3;

d - внутренний диаметр трубопровода, м .

Для определения величин  и  (в зависимости от диаметра трубопровода Dу и при скорости воды в трубах wфак= 1 м/с) составлена компактная таблица 5.1 гидравлического расчета трубопроводов по методу гидравлических характеристик.

Таблица 5.1 - Динамические характеристики труб (ГОСТ 3262-75 и 10704-76) систем водяного отопления.

Для каждого участка записываются значения Q,G,ℓ.Подбор диаметров (конструирование системы) осуществляется по величине удельной гидравлической характеристики, вычисляемой для каждого из участков кольца по формуле:

, (5.7)

где - ориентировочная средняя удельная потеря давления на трение в кольце;

G - расход воды по участкам кольца.

Далее из таблицы 5.1 по принятым диаметрам трубопроводов участков кольца Dу принимаются величины  и  и, при условии известных значений к.м.с. участков, вычисляются гидравлические характеристики S и гидравлические сопротивления .

По окончании гидравлического расчета ОЦК производят увязку других колец ветви с основным ОЦК. Второстепенные циркуляционные кольца состоят из участков основного кольца (уже рассчитанных) и дополнительных участков. Термин «увязка» означает получение равенства потерь давления на параллельно соединенных дополнительных участках какого-либо второстепенного кольца и не общих участках основного кольца. Следовательно, в каждом новом кольце рассчитываются только дополнительные участки (стояки).

Практически другие кольца не рассчитываются, так как они с ОЦК имеют много общих участков, а увязывают остальные стояки с ОЦК. Невязка до 15% должна устраняться при наладочной регулировке стояков системы отопления посредством закрытия кранов или вентилей, установленных на стояках. Если невязка больше 15% и диаметр стояка больше минимального, то следует сконструировать составной стояк. Если при минимальном диаметре стояка величина невязки превышает 15%, то на выходе из стояка устанавливают дроссельную диафрагму. Диафрагмы устанавливаются у крана на подземной части стояка в месте присоединения к подающей магистрали.

Таблица 5.2- Фрагмент гидравлического расчета системы отопления