Расчет водоструйного элеватора и расширительного бака

4. Расчет водоструйного элеватора и расширительного бака

Подключение системы отопления жилого здания к тепловым сетям осуществляется в тепловом пункте. В состав теплового пункта входят элеватор, запорно-регулирующая арматура, контрольно-измерительная аппаратура и приборы автоматики.

Элеватор применяется при непосредственном присоединении местной водяной системы отопления к тепловым сетям с перегретой водой, он понижает температуру воды, поступающей из подающей магистрали тепловой сети до температуры воды, заданной в системе отопления, и обеспечивает ее циркуляцию. Для нормальной работы элеватора необходимо, чтобы разность давлений в подающей и обратной трубах тепловой сети составляла не менее 80 – 100 кПа. Давление, создаваемое элеватором в местной системе, составляет обычно 10 – 12 кПа.

Основное назначение расширительного бака – прием прироста объема воды в системе отопления, образующегося при ее нагреве. Расширительные баки бывают открытого и закрытого типа, с устройствами автоматики и без них.

Принимаем, что отопительная система при пуске в эксплуатацию заполняется водой из наружной тепловой сети с температурой t_c.

4.1 Подбор элеватора

Основной расчетной характеристикой для элеватора является коэффициент смешения U, определяющий отношение расхода охлажденной воды системы отопления к расходу горячей воды тепловой сети

, (20)

где t_с – температура воды тепловой сети, ˚С;

t_г – температура горячей воды системы отопления;

t_о – температура охлажденной воды системы отопления, ˚С.

Для подбора элеватора определяется давление, создаваемое насосом Δр_нас, кПа, по формуле

, (21)

где р_э – располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание перед элеватором (выбирается по таблице А.2).

Диаметр горловины элеватора (камеры смешения) d_г,мм, определяется по формуле

, (22)

где G_с – расчетный расход сетевой воды, кг/ч,

, (23)

где с – теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(кг×˚С),

Подбор номера элеватора производится по таблице 3. При этом необходимо брать ближайший с меньшим диаметром, так как завышение диаметра камеры смешения снижает КПД элеватора. Принимаю элеватор №4.

Таблица 4.1 - Параметры элеваторов конструкции ВТИ

Номер элеватора	1	2	3	4	5	6	7
Диаметр камеры смешения, мм	15	20	25	30	35	47	59
Общая длина элеватора, мм	425	425	625	625	625	720	720

5. Гидравлический расчет системы водяного отопления

Целью гидравлического расчета является определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

Метод расчета теплопроводов по удельным потерям давления заключается в раздельном определении потерь давления на трение и в местных сопротивлениях.

В курсовом проекте необходимо осуществить гидравлический расчет главного циркуляционного кольца.

5.1 Методика расчета

До гидравлического расчета теплопроводов выполняют аксонометрическую схему системы отопления со всей запорно-регулирующей арматурой (рисунок А.1). На схеме, разбитой на расчетные участки, нумеруют стояки и сами участки, а так же указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка. Длина участка берется по планам и разрезам здания. Сумма длин всех расчетных участков составляет величину расчетного циркуляционного кольца. Расчет теплопроводов по методу средних удельных потерь производят в следующей последовательности:

Выбирают главное циркуляционное кольцо. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимают кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах – кольцо, проходящее через нижний отопительный прибор дальнего стояка.

При попутном движении теплоносителя главное кольцо проходит через один из средних наиболее нагруженных стояков – далее по обратной магистрали к тепловому узлу (рисунок А.1).

Определяют расчетное циркуляционное давление p_с, Па.

Значение p_с зависит от конструктивных особенностей системы отопления и является расчетным располагаемым давлением, создаваемым за элеватором (выбирается из таблицы А.2).

Для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу R_уд^ср, Па/м:

, (25)

где k – коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления (для систем с естественной циркуляцией – k = 0,5, с искусственной – k = 0,35);

å l – суммарная длина расчетных участков, м.

Определяют расходы воды на расчетных участках G_уч, кг/ч:

, (26)

где Q – тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, Вт;

с – теплоемкость воды, с=4,18 кДж/(кг×˚С);

t_г – t_o – перепад температур воды в системе, ˚С.

Ориентируясь на R_уд^ср и G_уч, с помощью [1, приложение 6] подбирают фактический диаметр участка d, фактическую величину удельной потери давления на трение R_уд^ф, скорость движения воды W.

Определяют потери давления на трение на каждом участке R_уд^ф×l, Па.

Находят потери давления в местных сопротивлениях Z=p_д× (таблица А.14) на участке, зная скорость воды W и сумму коэффициентов местных сопротивлений . Значение динамического давления p_д можно определить по [1, приложение 7] или по формуле

, (27)

где ρ_в – плотность воды, кг/м³;

Плотность воды в зависимости от её температуры определяется:

ρ = 1000,3 – 0,06∙t – 0,0036∙t², (2.13)

где t – температура воды, ºС.

t= 70 ºС,

t = 95 ºС.

ρ = 1000,3 – 0,06∙70 – 0.0036∙70² = 978,46 кг/м³,

ρ = 1000,3 – 0,06∙95 – 0.0036∙95² = 962,11 кг/м³.

ω – скорость движения воды, м/с, определяется по формуле:

,

где Q – расход воды на данном участке;

d – диаметр трубопровода, м.

Местное сопротивление тройников и крестовин относят к расчетным участкам с меньшим расходом воды; местное сопротивление отопительных приборов учитывается поровну в каждом примыкающем к ним трубопроводе.

Определяют общие потери давления на каждом участке при выбранных диаметрах, Па:

DР = R_уд^ф× l + Z (28)

Сумма потерь давления в расчетном кольце, Па

 (29)

Определяем потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяются по формуле

Z = Σξ∙, (2.16)

где Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, которые определяем в зависимости от видов местных сопротивлений по табл. П.7, методических указаний.

Участок 1: 1 тройник на ответвление при ø32 мм

∑ξ = 1,5

Участок 2: 1 вентиль прямоточный при ø32 мм, 1 тройник на ответвление

∑ξ = 2,5+1,5=4

Участок 3: 1 тройник на ответвление, ø25

∑ξ = 1,5

Участок 4: 1 тройник на ответвление, 1 отвод под 90º ø25

∑ξ = 1,5+1=2,5

Участок 5: 1 тройник на ответвление,

∑ξ = 1,5

Участок 6: 1 тройник на ответвление, 1 отвод под 90⁰ при ø20 мм

∑ξ = 1,5+1 = 2,5

Участок 7: 1 тройник на ответвление, при ø20 мм

∑ξ = 1,5

Z = 1,5 ∙= 100,03Па,

Z = 4 ∙ = 367,74 Па,

Z = 1,5 ∙ = 75,23 Па,

Z = 2,5 ∙ = 42,67 Па,

Z = 1,5 ∙ = 100,29Па,

Z = 2,5 ∙ = 183,67 Па,

Z = 2,5 ∙ = 104,17 Па,

Сумма потерь давления в расчетном кольце должна быть в пределах (0,9 – 0,95) Р_с, располагаемого давления в кольце, т.е.

DР_к = (0,9 – 0,95)Р_с (30)

D1118,3мПа < (0,9 – 0,95)1300=1170-1235мПа

Если условие (30) не выполняется, следует изменить диаметры трубопроводов на участках, на которых фактические удельные потери давления на трение намного завышены относительно средних R_уд^ср. Изменив диаметры, выполняют перерасчет данных участков до выполнения условия (30).

На этом расчет главного циркуляционного кольца завершается. Все данные, полученные при расчете теплопровода, заносят в таблицу 5.1

Таблица 5.1 Гидравлический расчет
Номер участка	Тепловая нагрузка участка Qуч, Вт	Расход воды на участке Gуч, кг/ч	Длина участка l, м	Диаметр трубопровода Pd, мм	Скорость движения воды V, Па/м	Потери давления на трение на 1м длины R, Па/м	Потери давления на трение на участке R*l, Па	Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке	Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па	Сумма потерь давления на участке R*lуч+Zуч, Па
1	8615	296,785	6,2	32	0,36921	4,4	27,28	1,5	100,03	269,17
2	5265	181,378	1,5	32	0,22564	1,5	2,25	4	99,63	103,01
3	4560	157,091	5,1	25	0,32019	4,5	22,95	1,5	75,23	192,28
4	2660	91,6364	7,1	25	0,18677	1,2	8,52	2,5	42,67	103,16
5	5265	181,378	1,5	25	0,36969	4	6	1,5	100,29	109,29
6	4560	157,091	5,1	20	0,50029	0,75	3,825	2,5	306,12	325,63
7	2660	91,6364	7,1	20	0,29184	0,5	3,55	1,5	62,50	87,71
Итого:										1190,24

6. Вентиляция здания

6.1 Определение воздухообмена в помещении

Устройство системы вентиляции жилых зданиях необходимо для возможности удаления избытков тепла, влаги и вредных газов, выделяемых в помещении.

В данной работе устраиваем естественную вентиляцию: организованную вытяжку в каждой квартире из кухонь и санузлов, неорганизованный приток в каждое помещение через окна, форточки, щели в оконных переплётах.

Для вентиляции устраивают вентблоки между кухней и санузлом. Вытяжные отверстия располагаем на расстоянии 0,5 м. от потолка. Вытяжные отверстия закрываются решётками с подвижными и неподвижными жалюзями. Минимальная высота выброса воздуха над кровлей при плоской кровле 0,5 м.

Количество вентиляционного воздуха для кухонь и санузлов L, м³/ч принимается по таблице П1 /1/: кухня с 4-конфорочной плитой – 90 м³/ч, ванна индивидуальная – 25 м³/ч, уборная– 25 м³/ч.