Гідравлічний розрахунок проводиться за законами гідравліки. Правильний гідравлічний розрахунок зумовлює працездатність системи опалення.
На основі гідравлічного розрахунку здійснюється вибір діаметра труб d, Мм, що забезпечує при наявному перепаді тиску в системі опалення, Па, пропуск заданих витрат теплоносія G, Кг / год (забезпечено затікання необхідної кількості води в кожне відгалуження, стояк, опалювальний прилад). Перед гідравлічним розрахунком повинна бути виконана просторова схема системи опалення в аксонометрической проекції.
Що будемо робити з отриманим матеріалом
Існує безліч формул і рівнянь, які складають основу правильної роботи гідравлічної системи. Є, зокрема, той, який колись був зрозумілий, дозволяє вам «бачити», що відбувається в будь-який гідравлічній системі. Потік в системі нагріву гарячої води використовується для перенесення тепла з котельні в систему. Точний розрахунок навантаження є основою для будь-якого проектування системи. Наступна формула використовується для розрахунку необхідної витрати в будь-який гідравлічній системі.
Опалення та вентиляція житлового будинку
Питомі зміни температури і щільності, викликані змінами температури води. Зміна об'ємної витрати між прямого та зворотного трубами через різницю температур між ними. Вплив цих змін може бути оцінений в фізичні властивості при тепловому перенесення води шляхом визначення чистого зміни в теплопередачі в міру підвищення температури системи.
При гідравлічному розрахунку системи опалення розрахунок стояків і магістральних трубопроводів (в межах підвального приміщення) проводиться методом питомих втрат тиску.
5.1 Визначення наявного перепаду тиску в системі опалення
Перепад тиску для створення циркуляції води, Па, в насосної вертикальної однотрубної системі з якісним регулюванням теплоносія з нижнім розведенням магістралей, визначається за формулою:
Передача тепла для 1 гал / хв при 20 ° Т буде тоді. Чистий ефект сам по собі невеликий, але є ще один фактор, який необхідно враховувати для повної оцінки. У міру підвищення температури води вона стає менш в'язкою, і тому її падіння тиску зменшується. При розрахунку з використанням системної кривої потік збільшується приблизно на 5%. Плюс і мінус фактори дуже близько компенсують один одного. Вам потрібен регулятор правильного розміру, щоб він міг перемістити тепло з котла і доставити його до кінцевих пристроїв, де це тепло необхідно.
де - тиск, що створюється циркуляційним насосом, Па;
Природний циркуляційний тиск, що виникає внаслідок охолодження води в опалювальних приладах системи опалення, Па.
Природний циркуляційний тиск, що виникає внаслідок охолодження води в опалювальних приладах, Па, визначається за формулою:
,
(5.2)
У міру того, як вода тече через трубопровідну мережу і випромінювання, вона «втирається» в стінку труби, викликаючи механічне опір. Знаючи, яке це опір буде, ви можете вибрати циркулятор, який має праві ноги голови, щоб подолати падіння тиску в цій системі. Існують діаграми калібрування труб, які розрахували перепад тиску в ножний голівці втрат енергії для будь-якого витрати через трубу будь-якого розміру.
Є дві причини: швидкість - швидкість, з якою вода рухається всередині труби, може створювати проблеми з шумом і, в екстремальних умовах, проблеми ерозії. Необхідні втрати напору можуть стати настільки надмірними, що необхідна потужність циркуляційного двигуна робить дуже «недружній» вибір системи, що може привести до проблем з регулюванням клапана і швидкості шуму. Промисловим стандартом є вибір труби, яка забезпечує опір тертя між 1 '-4' для кожних 100 'трубопроводів.
де Q i - необхідна Теплопостачання теплоносієм в i-е приміщення, Вт, (кКал / год);
- середній приріст щільності (об'ємної маси) при зниженні температури води на 1 0 С;
h i - вертикальна відстань між умовними центрами охолодження в стояку для i-го приладу і нагрівання, м;
з - питома теплоємність води, з \u003d 4,187, кДж / (кг.0 С);
Всі три з цих систем нагрівають радіатори центрального опалення аналогічним чином. Основними відмінностями є тиск води, на яке працює котел, і спосіб подачі гарячої води. Часто званий «комбінованим бойлером», цей тип установки нагріває гарячу воду в міру необхідності, без необхідності в резервуарі для зберігання гарячої води. Тому в тих місцях, де обмеження на простір і гарячу воду обмежені, наприклад, квартири, вони можуть бути дуже популярними системами. Система використовує тиск води в мережі, тому немає переливних резервуарів.
G ст - витрата води в стояку, кг / год, (формула 4.1);
N- кількість приладів в стояку, що входить в розрахункову кільце, шт.
В насосних системах з нижнім розведенням магістралі допускається не враховувати, якщо воно становить менше 0,1. У даній курсової роботі допускаетсяне враховувати.
5.2 Метод питомих лінійних втрат тиску
Послідовність гідравлічного розрахунку методом питомих лінійних втрат тиску:
Основний недолік - потік гарячої води повільніше, ніж системи, які забезпечують збережену гарячу воду - більшість систем боротимуться, щоб впоратися з будинками з двома ванними кімнатами. Якщо ви плануєте використовувати сонячне водонагреваніе в майбутньому, то інший недолік полягає в тому, що ці системи не підходять для використання з комбінованим котлом, так як їм потрібен циліндр з гарячою водою.
Список популярних популярних комбінованих котлів з типовими споживчими цінами. 
В даний час вони менш поширені, оскільки системи комбінованого і високого тиску є чудовими при установці нової нової системи. У багатьох старих будинках існують системи з гравітаційним харчуванням, тому може бути більш економічним, щоб модернізувати існуючу систему підживлення гравітацією новим більш ефективним котлом, а не йти за рахунок комплексної нової системи. Деякі виробники називають котли для системи гравітації «відкриті вентиляційні котли», «опалювальні котли», «звичайні котли» або «звичайні котли».
а) викреслюється аксонометрична схемасістеми опалення (М 1: 100). На аксонометрической схемою вибирається головне циркуляційний кільце. Для проведення гідравлічного розрахунку вибираємо найбільш навантажене кільце, яке є розрахунковим (головним), і другорядне кільце (додаток Ж) .При тупиковому русі теплоносія головне циркуляційний кільце проходить через найбільш навантажений і віддалений від теплового центру (вузла) стояк, при попутному русі - через найбільш навантажений середній стояк.
Більшість системних котлів також можна використовувати з гравітаційною системою. Системний котел має додаткові вбудовані компоненти, такі як насос, який спрощує установку, ніж для котла з тепловим опаленням. Тиск води для гарячих і холодних кранів може бути досить низьким, так як потік залежить від сили тяжіння. У квартирах, де немає можливості поставити резервуари для води на горище, тиск в душовій воді може бути поганим, якщо не використовується душ-насос. Додаткові вимоги до резервуару для зберігання холодної води і розширювальним бачків. Ці танки часто встановлювалися на горищах, де вони ставали вразливими для пошкодження морозу, що призводило до витоку води. 
Цей тип системи працює при тиску води в мережі та використовує збережену систему гарячого водопостачання.
б) головне циркуляційний кільце розбивається на розрахункові ділянки, що позначаються порядковим номером (починаючи від реперного стояка); вказується витрата теплоносія на ділянці G, кг / год, довжина ділянки l, м;
в) для попереднього вибору діаметра труб визначаються середні питомі втрати тиску на тертя:
де j - коефіцієнт, що враховує частку втрат тиску на магістралях і стояках, j \u003d 0,3 -для магістралей, j \u003d 0,7 - для стояків;
Тому, якщо ви натиснете гарячу воду при сильному тиску, яке ви шукаєте, то це система для вас. Основний недолік полягає в тому, що ці високопродуктивні системи, як правило, дорожче, ніж комбіновані системи, оскільки у вас є додатковий витрата резервуара для гарячої води. Вони також, як правило, вимагають більш високого рівня кваліфікації серед інсталяторів, хоча в міру того, як ці системи стають все більш поширеними, це менш проблематично. Деякі виробники називають котли для системи високого тиску з «системними котлами» в резервуарі, хоча деякі теплові котли також можуть використовуватися, якщо додати додаткові зовнішні компоненти, такі як насоси.
Δp р - располагаемое тиск в системі опалення, Па,
Δp р \u003d 25 кПа - для теплоносітеляt г \u003d 105 0 С.
г) за величиною R ср і витраті теплоносія на ділянці G (додаток Е) знаходяться попередні діаметри труб d, мм, фактичні питомі втрати тиску R, Па / м, фактична швидкість теплоносія υ, м / с. Отримані дані заносяться в таблицю 5.2.
Що таке сонячна енергія? Сонячна енергія є найчистішою і самої невичерпної з усіх відомих джерел енергії та отримана шляхом захоплення світла і тепла, випромінюваного Сонцем. Що таке сонячна радіація? Сонячне випромінювання - це сукупність електромагнітного випромінювання, Випромінюваного Сонцем, яке об'єднує коливальні електричні і магнітні поля, які поширюються через простір, яке транспортує енергію з одного місця в інше.
Що таке сонячна теплова енергія? Також звана сонячної теплової енергії, вона використовується для виробництва низькотемпературної гарячої води для санітарного використання і обігріву через сонячні нагрівачі. Що таке сонячний нагрівач? Це пристрій, який використовує тепло сонця для нагріву певної речовини, такого як вода, масло, розсіл, гліколь або навіть повітря. Його найбільш поширене застосування - нагрівання води для використання в басейнах або санітарії як в побуті, так і в готельній середовищі.
д) визначаються втрати тиску на ділянках:
де R - питомі втрати тиску на тертя, Па / м;
l - довжина ділянки, м;
Z - втрати тиску на місцевих опорах, Па,
ξ - коефіцієнт, що враховує місцевий опір на ділянці, (додатки Б, В);
ρ - щільність теплоносія, кг / м 3, (додаток Д);
υ - скоростьтеплоносітеля на ділянці, м / с, (додаток Е);
У сонячному нагрівачі є 4 основних компоненти: колекціонер, контейнер, структура і зміст роботи. Колекціонер: Це компонент, який відповідає за перенесення сонячної енергії в воду. У нагрівачах сонячного басейну контейнер зазвичай являє собою один і той же пул. Система: це все труби, насоси, системи управління, крани та аксесуари, з якими підраховується сонячний нагрівач. Речовина роботи: питна вода; те ж саме, що буде використовуватися в душових, раковинах, пральних машинах, басейнах і т.д.
- Він складається з пристрою труб, через які тече вода.
- Контейнер: Це посудина для зберігання рідини.
е) після попереднього вибору діаметрів труб виконується гідравлічна ув'язка, яка не повинна перевищувати 15%.
ж) якщо ув'язка проходить, то починають виконувати розрахунок другорядних циркуляційних кілець (аналогічно), якщо ж ні, то на потрібних ділянках встановлюються шайби. Діаметр шайби підбирають за формулою:
де G ст - витрата теплоносія в стояку, кг / год, (таблиця 3.3);
У цій системі бак для зберігання завжди вище колектора. Коли сонячні промені потрапляють в трубки вакуумного скла, температура води в колекторі підвищується, тому вона менш щільна або світла. Ця тепліша, легша вода природним чином переміщується до верхньої частини колектора і через трубки до резервуару для зберігання. Це робить воду холодніше і важче рухається до дну колектора. Це безперервний потік відбувається природним чином. І ми часто говоримо про «пасивної» або «термосіфоновой» системі.
Трубка вакуумного скла нагрівається сонцем, і передача тепла в рідину в мідну теплову трубу передається алюмінієвими ребрами. Потім рідину переходить з рідини в пар шляхом нагрівання і піднімається всередині мідної теплової трубки. Після того, як тепло обмінюється між кінцем конденсатора теплової трубки і водою в резервуарі, рідина знову стає рідиною і досягає підстави теплової трубки, щоб почати новий цикл.
р ш - необхідні втрати тиску в шайбі, Па.
Діафрагми встановлюються у крана на підставі стояка в місці приєднання до магістралі, що подає.
Діафрагми діаметром менше 5 мм не встановлюються.
За результатами розрахунків заповнюються табліци5.2, 5.3.
1. графа 1 - проставляємо номери ділянок;
2. графа 2 - відповідно до аксонометрической схемою по ділянках записуємо теплові навантаження, Q, Вт;
Це працює? Індекси доводять це. Тільки в Китаї; більше 10 мільйонів сімей нагріваються завдяки сонячної теплової енергії. В європейських країнах мета полягає в тому, щоб отримати 50% опалювальних систем від сонячного до горизонту. Головна проблема полягає в невігластві.
Чи є сонячний резервуар для гарячої води життєздатною альтернативою газу або електрики? Сонячне водонагреваніе має розглядатися як доповнення до газу або електрики. Можна забезпечити від 60% до 90% споживання гарячої води в будинку.
Метод питомих лінійних втрат тиску
Наскільки складна установка? Немає необхідності вносити істотні зміни в ваш будинок, щоб включити сонячний нагрівач, а також не слід відкидати попередній нагрівач. Установка дуже проста, вимагає мінімальних змін і дозволяє при необхідності використовувати ваш газ або електричний нагрівач. Він може бути встановлений в поєднанні з ступінчастим нагрівачем, щоб гарантувати, що ви завжди будете мати гарячу воду, економлячи мінімум.
3. Розраховуємо витрата води в реперному стояку для розрахункового ділянки (формула 5.1), графа 3:
4. Відповідно до таблиці 4.2 по діаметру стояка D у, мм вибираємо діаметри підводок і замикає ділянки: D у ( п), Мм; D у (з), мм.
5. Розраховуємо коефіцієнти місцевих опорів на ділянці 1 (додатки Б, В), суму записуємо в графу 10 таблиць 5.2, 5.3.
На людини, пральна машина вважається людиною. Якщо 3 людини живуть і використовують гарячу воду в пральній машині, це буде 200 літрів. Тому вам потрібно обладнання з водяним баком 200 літрів. Яка корисна життя? Він має мінімальний строк корисного використання 15 років.
Після цих періодів це вільна енергія! Якщо вам відомо про це, ви повинні впровадити підтримку з кредитами для покупок, зобов'язання встановити це обладнання в нових районах і т.д. не тільки для того, щоб уникнути спалювання невідновлюваних видів палива, але і для збереження довкілля. Він може бути підключений до існуючого терміну зберігання. Таким чином, вода, яка надходить в вашу систему, має більш високу температуру, зменшує її споживання. Чи можна спорожняти труби для опалення?
На кордоні двох ділянок місцеве опір відносимо до ділянки з меншою витратою води.
Результати розрахунків зведені в таблицю 5.1.
Таблиця 5.1 - Місцеві опору на розрахункових ділянках
|
№ ділянки, вид місцевого опору | |
|
наприклад: ділянка 3 |
2 трійника на прохід, \u003d 1; уч (3) \u003d 2х1 \u003d 2 |
|
наприклад: стояк 3 |
1) чавунний радіатор - 3 шт., \u003d 1,4; 2) кран регулює подвійного регулювання - 6 шт., \u003d 13; 3) відведення гнутий під кутом 90 0 - 6 шт., \u003d 0,6; 4) вентиль звичайний прямоточний - 2 шт., \u003d 3; 5) трійник поворотний на відгалуження - 2 шт., \u003d 1,5. ст3 \u003d 3х1,4 + + 6х13 + 6х0,6 + 2х3 + 2х1,5 \u003d 96,2 |
Гідравлічний розрахунок систем водяного і парового опалення виконується з метою визначення економічних діаметрів трубопроводів. При цьому повинно бути забезпечено переміщення розрахункової кількості теплоносія в одиницю часу за всіма циркуляційних кілець і гілкам опалювальної системи.
Порядок гідравлічного розрахунку трубопроводів системи водяного опалення з питомою лінійної втрати тиску:
1. Розміщуються на поверхових планах будівлі опалювальні прилади, що подають і зворотні стояки. Вибирається раціональний варіант прокладання магістральних подавальних і зворотних трубопроводів. Виконують аксонометрическую (розрахункову) схему систем опалення з усією запірно-регулюючої та воздухоудаляющей арматурою. На схемі вказують теплову потужність кожного опалювального приладу.
На малюнку 2.2. наведено варіант розрахункової схеми опалення з горизонтальними стояками одноповерхової будівлі.
2. Вибирають головне циркуляційний кільце. У двотрубних системах за головне приймається кільце, що проходить через нижній прилад далекого від теплового вузла (вузла введення) стояка, при горизонтальному розташуванні стояків - кільце, що проходить через дальній опалювальний прилад. У тупикових схемах однотрубних систем за головне приймають кільце, що проходить через дальній стояк.
На наведеній схемі (рис. 2.2) головне циркуляційний кільце становлять ділянки аб + бв.
3. Виявляють і нумерують розрахункові ділянки - ділянки труб з незмінним витратою теплоносія, а також вказують теплове навантаження і довжину кожної ділянки. Сума довжин усіх розрахункових ділянок становить величину розрахункового циркуляційного кільця. На полке- виносці вказують номери ділянок, в чіслітеле- тепловий потік, що проводиться по цій ділянці, в знаменнику довжину ділянки.
4. Визначають розрахункове циркуляційний тиск головного кільця. У системах опалення з примусовою циркуляцією теплоносія розрахункове циркуляційний тиск
Р=Р н + Р е (2.24)
де Р н - тиск, створюваний насосом, Па; Р е - природний тиск від охолодження води в нагрівальних приладах і трубопроводах, Па.
Для виробничих і малоповерхових житлових і громадських будівель з примусовою циркуляцією теплоносія природним тиском від охолодження води в приладах і трубопроводах можна знехтувати, так як воно значно менше тиску, створюваного насосом.
Тоді розрахункова циркуляційний тиск Р прирівнюється тиску насоса Р н, тобто Р=Р н. Розрахунковий циркуляційний тиск рекомендується визначати, виходячи з середньої втрати тиску, що дорівнює 100 Па на кожен метр найбільш протяжного розрахункового кільця.
тоді Р\u003d 100 ∙ Σl, де Σl - сума довжин всіх ділянок головного циркуляційного кільця.
5. Визначають середні значення питомої падіння тиску на тертя в трубопроводах розраховується кільця
Де 0,65 - коефіцієнт, що враховує частку втрати тиску на тертя від загальної втрати в трубопроводі; Σl - загальна довжина всіх ділянок кільця, м.
6. Визначають витрати теплоносія на кожному розрахунковому ділянці G уч, кг / год
(2.42)
де - теплове навантаження ділянки (теплова потужність всіх опалювальних приладів, до яких надходить теплоносій по цій ділянці), Вт; с - теплоємність води кДж / (кг · º С); t 1, t 2 - температура теплоносія в подаючому і зворотному трубопроводах, о С; β 1, β 2 - те ж, що і в формулі 2.33; 3,6 - коефіцієнт переведення Вт в кДж / кг.
7. За отриманими значеннями, кг / год і R ср, Па / м за допомогою розрахункових таблиць (наприклад, додаток 6 і 10) або спеціальної номограми (рис. 2.3) підбирають оптимальні діаметри труб розрахункового кільця.
З цієї ж номограмме (або таблиць) визначають швидкість руху теплоносія м / с і фактичні питомі втрати тиску на тертя R.
Наприклад, якщо витрата теплоносія по розрахунковому ділянці становить 400 кг / год, то при R ср \u003d 65 Па / м умов діаметр трубопроводу може бути d\u003d 20 або 25 мм. якщо вибрати d\u003d 20 мм, фактично питомі втрати тиску на ділянці становить R\u003d 90 Па / м, швидкість руху теплоносія v\u003d -0,32 м / с.
Всі дані, отримані при розрахунку теплопроводу, заносять в спеціальну таблицю (див. Табл. 2.11).
Таблиця 2.11
Зведена таблиця результатів гідравлічного розрахунку трубопроводів систем опалення
8. Визначають втрати тиску z, Па, на подолання місцевих опорів на кожному розрахунковому ділянці:
де - сума коефіцієнтів місцевих опорів на розраховується ділянці трубопроводу; v - швидкість теплоносія, м / с; ρ - щільність теплоносія, кг / м 3.
Орієнтовні значення коефіцієнтів місцевих опорів системи опалення наведені в таблиці 2.12. При розрахунку окремих ділянок теплопроводу місцеве опір трійників і хрестовин відносять лише до розрахункового ділянці з найменшою витратою теплоносія; місцеві опори опалювальних приладів, котлів і підігрівачів враховують порівну в кожному примикає до них теплопроводі.
Після цього знаходять загальні втрати тиску Rl + Z на кожній дільниці і сумарну втрату тиску в розраховується кільці. .
Діаметри трубопроводів вважаються підібраними правильно, якщо є деякий (5-10%) запас тиску в кільці на невраховані місцеві опори і можливі неточності в монтажі системи опалення, тобто повинна бути виконана умова
Якщо ця умова не виконується, то слід провести перерахунок (змінити діаметри труб) деяких ділянок циркуляційного кільця.
Після розрахунку головного циркуляційного кільця виконують гідравлічний розрахунок інших кілець. З них деякі кільця можуть мати загальні розрахункові ділянки з головним циркуляційним кільцем.
Так, наприклад, кільце а-б-р(Рис.2.2) має загальні розрахункові ділянки №№1 ... 5, 10 ... 13 з головним циркуляційним кільцем, а кільце а-д не має загальних ділянок з ним.
Розрахункова (располагаемое) циркуляційний тиск кільця а-д дорівнювати розрахунковому тиску головного циркуляційного кільця. Виходячи з цього середня питома втрата тиску на тертя в трубопроводах цього кільця за формулою 2.43 становить
де Р - располагаемое тиск, Па; Σl а-д - довжина всіх розрахункових ділянок кільця а-д.
В системі опалення, наведеної на рис.2.2. Р для кільця а-д дорівнювати розрахунковому циркуляційному тиску головного кільця, м.
Розрахунковий циркуляційний тиск гілки б-р кільця а-б-р, що має загальні ділянки з головним циркуляційним кільцем, визначається як сума втрат тиску ділянок головного циркуляційного кільця, що не увійшли до кільце а-б-р, Тобто ділянок №6 ... 9
Р б-р \u003d Σ ( Rl+Z) 6…9
де Σ ( Rl+ Z) 6 ... 9 - сумарні втрати тиску на ділянках № 6 ... 9 головного циркуляційного кільця.
Середня питома втрата тиску гілки б-р складе
Таблиця 2.12
Значення коефіцієнта місцевого опору конструктивних елементів систем водяного опалення (за даними ВНІІГС)
При виконанні розрахунків можливі великі розбіжності між R ср і фактичним R, Особливо на розрахункових ділянках з малими витратами. Так як мінімальний діаметр трубопроводів опалення становить 15 мм, то занижені втрати на цих ділянках мають бути компенсовані завищенням втрат тиску на інших ділянках або встановленням кранів подвійного регулювання на останньому опалювальному приладі розраховується кольца.Потері тиску в різних циркуляційних кільцях не повинні відрізнятися більш ніж на 15 %. Проблема втрат тиску, що перевищує 15%, може привести до разрегуліровка системи з відхиленням від розрахункових витрат, температури води і тепловіддачі опалювальних приладів. 
Мал. 2.2. Розрахункова схема двотрубної опалювальної системи одноповерхової будівлі з горизонтальним розташуванням стояків
