Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Мая 2013 в 11:15, контрольная работа
Исходные данные: жилое здание с теплопотерями 30800 Вт. В качестве источника теплоснабжения используются тепловые сети, теплоноситель – вода с температурами 150/70 °С, давление в подающем трубопроводе – 0,6 МПа, в обратном – 0,5 МПа, т. е. Рс = 0,10 МПа.
Исходные данные: жилое здание с теплопотерями 30800 Вт. В качестве источника теплоснабжения используются тепловые сети, теплоноситель – вода с температурами 150/70 °С, давление в подающем трубопроводе – 0,6 МПа, в обратном – 0,5 МПа, т. е. DРс = 0,10 МПа.
В здании принята однотрубная система водяного отопления с нижней разводкой. Тепловой узел размещается в подвале на отметке -1,9 м, магистрали прокладываются в подвале вдоль наружных стен на отметке -1,00 м с уклоном 0,003 в сторону ввода. При такой схеме к стоякам присоединено последовательно по 6 штук отопительных приборов, поэтому приняты повышенные параметры теплоносителя tг = 105 °С, tо = 70 °С. Отопительные приборы присоединены к восходящим и нисходящим ветвям стояков. В узлах присоединения нагревательных приборов к стоякам предусмотрены смещенные замыкающие участки и терморегулирующие проходные краны с термостатической головкой.
В качестве нагревательных
приборов использованы чугунные секционные
радиаторы МС-140-108. На ответвлениях
стояков от магистралей в качестве
запорной арматуры предусмотрены пробковые
краны. Для опорожнения стояков
в их нижней части предусмотрены
тройники с пробковыми кранами, для
удаления воздуха из системы на приборах
верхнего этажа установлены
Лестничная клетка
оборудована самостоятельным
где T – температура перегретой воды в подающей магистрали теплосети, °С (по заданию);
tг – температура воды,
поступающей в систему отопления, °С (обычно принимается 95 °С,
в однотрубных системах допускается до
105 °С, в закрытых системах принимается
по заданию);
t0 – температура воды на выходе из системы отопления, °С, обычно принимаемая равной 70 °С.
U= = 1,286
Рисунок 2.1 - Трассировка трубопровода в подвале
Определяем циркуляционное давление, создаваемое теплообменником,
ΔPнас= ;
где, DРс – перепад давлений в подающей и обратной магистралях ТЭЦ, Па, (по заданию);
U – коэффициент смешения, представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды Gп к массе воды, поступающей в систему отопления из тепловой сети Gс, и определяемый по формуле
ΔPнас= = 0,1/7,32= 0,0137= 13700 Па.
Дальнейший расчет выполняется для кольца, проходящего через стояк 3, так как это самое большое кольцо. Поскольку стояк отапливает угловые помещения, теплопотери этих помещений распределены между двумя радиаторами не поровну - на радиаторы, присоединенные к восходящей части стояка с более высокой температурой, назначена большая часть тепловой нагрузки. Для определения естественного циркуляционного давления в этом кольце по формуле (2.8) вычисляются температуры трубопровода на характерных промежуточных участках. При этом считается, что остывание воды происходит только в нагревательных приборах, и падение температуры в стояке 35 °С (рис. 2.3).
Рисунок 2.2 – Трассировка трубопровода на плане этажа
Определяются температуры воды на последовательных участках стояка 3.
t1 = 105-(1200×35/6000) = 98 °С.
t2 = 105-(2200×35/6000)= 92,2 °С.
t3 = 105-(4300×35/6000) = 79,9 °С.
t4 = 105-(5100×35/6000)= 75,3 °С.
Рис. 2.3 – Расчетная схема большого кольца
По прил. 5 определены
соответствующие плотности
Положение центра теплового узла назначено на 0,5 м выше пола подвала, т. е. расстояние от центра теплового узла до центра прибора 1-го этажа 2,5 м. Определяем давление от остывания воды в приборах.
ΔРе,пр= ghпр(rо - rг)+ gh1(r4 - r1)+ gh2(r3 - r2); (2.3)
где, hпр – вертикальное расстояние от центра генератора тепла до центра нагревательного прибора первого этажа, м; h1, h2 и т. д. – вертикальное расстояние от центра нагревательных приборов одного этажа до центра приборов следующего этажа, м;
rг, rо, r1, r2, r3, r4 – плотности воды, поступающей в систему, смеси воды на соответствующем участке и охлажденной воды, кг/м3. Количество слагаемых в этой формуле соответствует количеству этажей.
DРе. пр = 9,81 ∙ 2,5(977,81-954,68) + 9,81 · 2,8(974,79-959,81) +
+ 9,81 ∙ 2,8(971,83-963,99) = 1194 Па.
В связи с тем, что рассчитывается схема отопления с нижней разводкой, давление от остывания воды в трубах не учитывается.
ΔРе = ΔРе, пр= 1194 Па.
Определяем расчетное циркуляционное давление в рассчитываемом кольце:
ΔРр=1194 Па;
.
Выполнена расчетная аксонометрическая схема большого циркуляционного кольца, установлены расчетные участки (рисунок 2.3). Расчетный стояк (восходящая и нисходящая ветви) рассматривается как один участок. Дальнейшие расчеты выполнены в табличной форме (табл. 2.1).
Для примера показана последовательность действий при расчёте участка 1–2:
Тепловая нагрузка этого участка равна теплопотерям большого циркуляционного кольца здания Q1= 15100 Вт, по прил. 6 назначены коэффициенты условий работы приборов b1 = 1,04, b2 = 1,02.
Определяется Qуч;
Qуч= ΣQ1β1β2;
где, ΣQ1 – сумма тепловых нагрузок нагревательных приборов, к которым подводится или от которых отводится теплоноситель по данному участку;
β1 и β2 – коэффициенты условий работы прибора (прил. 6).
Qуч = 15300×1,04×1,02= 16230 Вт.
Определяем расходы воды на участках расчетного циркуляционного кольца Gуч, кг/ч:
Gуч=;
где Qуч – расчетные потоки теплоты на участке, Вт.
Gуч= 16230/1,16(105-70)= 400 кг/ч.
Для назначения диаметров определяется среднее значение удельных потерь давления по формуле
Rср=;
где 0,65 – ориентировочная доля потерь давления по длине от общих потерь;
DPр – расчетное циркуляционное давление для рассчитываемого кольца, определенное по рекомендациям пункта 3, Па;
S L – суммарная длина участков кольца, м.
Rср= 0,65×1194/58,02= 13,38 Па/м
По определённым значениям Rср и Gуч по номограмме (прил.10) выбирается диаметр участка d = 50 мм, определяются параметры: R = 4 Па/м; V = 5,31 м/с и Pv = 1,77 Па (схема определения параметров показана на номограмме). Удельные потери давления на трение R при назначенном диаметре оказались существенно больше, чем Rср. Это потребует на последующих расчетных участках назначения диаметров, дающих значения R меньше, чем Rср.
Определяются потери давления по длине на этом участке
R L = 4×11,65= 46,6 Па.
На участке 1-2 учтены местные сопротивления: задвижка, тройник на проходе для осуществления сброса воды, отвод (поворота на 90°),. Коэффициенты местных сопротивлений определены по прил. 7 и занесены в таблицу 2.2. Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке составила å x = 3. На последующих участках подающей магистрали учитываются впереди лежащие по ходу воды местные сопротивления, на обратной магистрали – сзади лежащие.
Определяем потери давления в местных сопротивлениях на участке:
Z= Σζ× Pv;
Z= 1,77×3= 5,31 Па.
Определяются общие потери давления на участке
R ∙ L + Z = 46,6+5,31= 51,91 Па.
Все данные сводятся в табл. 2.1.
Расчет системы в данном примере проводится для двух циркуляционных колец. Большое кольцо проходит через стояк 3 (участки 1-2-3-4-5-6-7-8), малое – через стояк 1 (участки 1-2-7-8).
В итоге потери напора в большом кольце составляют 1132,2 Па, что не превышает расчетного циркуляционного давления DРр = 1194,08 Па, запас давления составляет:
(1194,08-1132,2)×100%/ 1194,08= 5,2%
.
Таким образом,
Проверяется условие уравнения (2.9):
Σ(Rl + Z) необщих участков большого кольца » Σ(Rl + Z) необщих участков малого кольца,
Невязка может составлять до 15 %. Потери давления на необщих участках малого кольца определяются точно так же, как и для участков большого кольца.
S(Rl + Z)необщих участков большого кольца = 250,2 Па;
S(Rl + Z)необщих участков малого кольца = 238,4 Па.
Невязка составляет:
(250,2-238,4)×100% /238,4= 4,9%,
Номер участка |
Q1, Вт |
QУЧ, Вт |
G, кг/ч |
L, м |
d, мм |
V, м/с |
R, Па/м |
RL, Па |
Sx |
PV, Па |
Z, Па |
RL + Z, Па |
Расчёт участков большого кольца | ||||||||||||
1–2 |
15300 |
16230 |
400 |
11,65 |
50 |
0,06 |
4 |
46,6 |
3 |
1,77 |
5,31 |
51 |
2–3 |
9300 |
9865 |
243 |
6,1 |
20 |
0,2 |
60 |
366 |
1 |
24 |
24 |
390 |
3–4 |
6000 |
6365 |
157 |
3,86 |
40 |
0,04 |
1,54 |
5,4 |
0,5 |
30 |
0,5 |
5,9 |
4–5 |
6000 |
6365 |
157 |
14,8 |
15 |
0,09 |
7 |
103,6 |
33,7 |
4 |
134,8 |
238,4 |
5–6 |
6000 |
6365 |
157 |
3,86 |
40 |
0,04 |
1,54 |
5,4 |
0,5 |
30 |
0,5 |
5,9 |
6–7 |
9300 |
9865 |
243 |
6,1 |
20 |
0,2 |
60 |
366 |
1 |
24 |
24 |
390 |
7–8 |
15300 |
16230 |
400 |
11,65 |
50 |
0,06 |
4 |
46,6 |
3 |
1,77 |
5,31 |
51 |
Итог: |
1132,2 | |||||||||||
Расчёт необщих участков малого кольца | ||||||||||||
2-7 |
6000 |
6365 |
157 |
14,8 |
15 |
0,09 |
7 |
103,6 |
33,7 |
4 |
134,8 |
238,4 |
Таблица 2.1 – Гидравлический расчёт системы отопления
Таблица 2.1 – Гидравлический расчёт системы отопления
Таблица 2.2- Описание местных
сопротивлений в системе
Номер участка |
Диаметр d, мм |
Местное сопротивление |
Обозначение на схеме |
Коэффициент местного сопротивления x |
å x |
Большое циркуляционное кольцо | |||||
1–2 |
50 |
Задвижка |
0,5 |
3,0 | |
Тройник на проходе |
2 | ||||
Отвод 90° |
0,5 | ||||
2–3 |
20 |
Тройник на проходе |
1 |
1,0 | |
3–4 |
40 |
Отвод 90° |
0,5 |
0,5 | |
4-5 |
15 |
2 проходных крана |
2´4 |
33,7 | |
2 тройника на проходе |
2х1 | ||||
3 радиаторных узла с движением воды снизу вверх, d = 15 – 15 – 15 |
5,1´3 | ||||
3 радиаторных узла с движением воды сверху вниз, d = 15 – 15 – 15 |
То же |
2,8´3 | |||
5-6 |
40 |
Отвод 90° |
0,5 |
0,5 | |
6-7 |
20 |
Тройник на проходе |
1 |
1,0 | |
7-8 |
50 |
Задвижка |
0,5 |
1,0 | |
Тройник на проходе |
2 | ||||
Отвод 90° |
0,5 | ||||