Гидравлический расчет двухтрубной гравитационной системы отопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра гидравлики

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

Гидравлический расчет двухтрубной гравитационной системы отопления

Выполнил:

студент 2 курса, ТЭ-03 гр.

Троеперстова И.Ю.

Проверил ст. пр.:

Янченко М.А.

Нижний Новгород, 2013 г.



Цель работы

Определение действующих напоров в расчетных кольцах системы. Определение расчетных расходов воды на участках. Подобрать диаметры трубопроводов. Определение потери давления на трение и местные сопротивления. Предусмотреть (если необходимо) гашение излишнего давления.

Таблица 1. Исходные данные

Температура горячей воды t1, 0С	Температура охлажденной воды t2, 0С	Тепловая нагрузка на прибор q1, ватт	Тепловая нагрузка на прибор q2, ватт
87	62	6000	4500

Расчет первого кольца

Первое кольцо разбиваем на два участка: 1 и 2.

1 участок К, 1, 2, 3, 4, 14, 9, 10, 11, 12, 13

2 участок 4, 5, 6, 7, 8

Длина первого участка l₁=6,4+21,2+0,5+3,7+23,0+0,7=55,5 м

Длина второго участка l₂=2,9+1,2+1,2=5,3 м

Определение располагаемого давления

, Па (1)

Где - плотность охлажденной воды, кг/м³

=982,2 кг/м³ [2. с449]

- плотность горячей воды, кг/м³

=967,34 кг/м³ [2. с449]

g - ускорение свободного падения, м/с²

g=9,81 м/с²

h₁ - расстояние от центра котла до центра нагревательного прибора, м

h₁=2,8 м

- дополнительное давление за счет охлаждения теплоносителя в магистралях и стояках, Па

=70,11 Па [2. с450]

Па

Определение расхода воды на участках системы отопления

, м³/с (2)

Где q₁, q₂ - тепловая нагрузка (мощность)

С - удельная теплоемкость воды, кДж/кг⁰С

С=4,2 кДж/кг⁰С [1. с10]

t₁ - температура горячей воды, ⁰С

t₂ - температура охлажденной воды, ⁰С

_ср - средняя плотность, кг/м³

(3)

кг/м³

м³/с

, м³/с (4)

м³/с

Определение диаметров трубопроводов



, мм (5)

Где V_доп - допустимая скорость движения воды, м/с

V_доп ? 0,2 м/с [2. табл 2]

Принимаем V_доп = 0,2 м/с

Значения округляем до ближайшего стандартного

d₁=32-2*3=26 мм

d₂=26-2*3=20 мм

Определение действительных скоростей

, м/с (6)

Определение режима движения воды

, (7)

Где Re - число Рейнольдса

- коэффициент кинематической вязкости жидкости, зависит от температуры и рода жидкости; определяется по средней температуре



, ⁰С (8)

⁰С

- режим турбулентный

- режим турбулентный

_кр - значение числа Рейнольдса, при котором происходит смена режима движения жидкости от ламинарного к турбулентному.

_кр=2320

Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления

Определение потерь на линейные сопротивления

, Па (9)

Где - коэффициент гидравлического трения

l - длина трубопровода, м

d - внутренний диаметр трубопровода, м

(10)

формула Альтшуля

где Кэ - коэффициент эквивалентной шероховатости трубопровода, мм

Принимаем Кэ=0,5мм [3 с. 32]

6

Определение потерь на местные сопротивления

(11)

Где P_j - потери давления на местное сопротивление, Па

- коэффициент местного сопротивления [2. с. 450-451]

Таблица 2. Местные сопротивления первого участка

Элементы системы отопления	Коэффициент местных сопротивлений
Котел стальной (К)	2
Тройник на проход (т. 1)	1
Отвод 900 (т. 2)	1
Вентиль обыкновенный (т. 3)	9
Вентиль обыкновенный (т. 9)	9
Отвод 900 (т. 10)	1
Вентиль обыкновенный (т. 11)	9
Тройник на проход (т. 12)	1
Вентиль обыкновенный (т. 13)	9
	1=42

Таблица 3. Местные сопротивления на втором участке

Элементы системы отопления	Коэффициент местных сопротивлений
Тройник на ответвление (т. 4)	1,5
Отвод 900 (т. 5)	1,5
Кран двойной регулировки (т. 6)	2
Радиатор двухколонный (т. 7)	2
Тройник на ответвление (т. 8)	1,5
	2=8,5

Определение общих потерь в первом кольце и сравнение с располагаемым давлением

, Па (12)

(13)

Так как потери слишком велики, то их следует уменьшить за счет увеличения диаметров.

Пересчет первого кольца

Стандартные диаметры принимаем равными: d₁=40 мм, d₂=25 мм. Действительные скорости определяем по формуле (6): =0,082 м/с, =0,119 м/с. Режим течения определяем по формуле (7): Re₁=8388,747, Re₂=7608,696. Коэффициенты гидравлического трения определяем по формуле (9): =0,041, =0,045. Потери давлений на линейные сопротивления рассчитываются по формуле (10): P₁=186,43 Па, P₂=65,8 Па. Потери давлений на местные сопротивления рассчитываются по формуле (11):

Таблица 4. Местные сопротивления первого участка

Элементы системы отопления	Коэффициент местных сопротивлений
Котел стальной (К)	2
Тройник на проход (т. 1)	1
Отвод 900 (т. 2)	0,5
Вентиль обыкновенный (т. 3)	8
Вентиль обыкновенный (т. 9)	8
Отвод 900 (т. 10)	0,5
Вентиль обыкновенный (т. 11)	8
Тройник на проход (т. 12)	1
Вентиль обыкновенный (т. 13)	8
	1=37

Таблица 5. Местные сопротивления на втором участке

Элементы системы отопления	Коэффициент местных сопротивлений
Тройник на ответвление (т. 4)	1,5
Отвод 900 (т. 5)	1
Кран двойной регулировки (т. 6)	2
Радиатор двухколонный (т. 7)	2
Тройник на ответвление (т. 8)	1,5
	2=8

Местные сопротивления равны: Pj₁=121,255 Па, Pj₂=55,214 Па. Общие потери в первом кольце по формуле (12) составят ₁=428,699 Па, а невязка по формуле (13) составит 11,3%.

Таблица 6. Расчет первого кольца

Длина участков l, м	Действительная скорость х, м/с	Режим движения Re	Коэффициент гидравлического трения л	Сумма коэффициентов местного сопротивления о	Потери давления на линейные сопротивления Ре, Па	Потери давления на местные сопротивления Pj, Па
55,5	0,082	8388,747	0,04	37	181,88	121,255
5,3	0,119	7608,696	0,045	8	65,8	55,214
	1=424,149

Расчет первого кольца закончен

Расчет второго кольца

Второе кольцо имеет общий участок с первым 1, 2, 3, … , 8, 9, 10. Поэтому определяем диаметр трубопровода и потери только на 3 участке 4, 14, 15, 16, 8.

l₃=1,3+0,9+2,9=5,1м

Расчет ведется аналогично первому кольцу

Определение располагаемого давления

По формуле (1)

P_{расп 2}= Па

Определение расхода воды на участке системы

По формуле (4)

Определение диаметра трубопровода

По формуле (5)

_доп=0,2м/с

d_ст=23-2*3=17мм

Определение действительной скорости

По формуле (6)

Определение режима движения воды

По формуле (7)

- режим турбулентный

Определение потерь давления на линейные и местные сопротивления

Определение потерь на линейные сопротивления

По формулам (9) и (10)

Определение потерь на местные сопротивления

По формуле (11)

Таблица 7. Местные сопротивления на 3 участке

Элементы системы отопления	Коэффициент местных сопротивлений
Тройник на ответвление (т. 4)	1,5
Кран двойной регулировки (т. 14)	4
Радиатор двухколонный (т. 15)	2
Отвод 900 (т. 16)	1,5
Тройник на ответвление (т. 8)	1,5
	3=10,5

Определение общих потерь во втором кольце и сравнение их с располагаемым давлением

По формулам (12) и (13)

> 10-15%

Так как потери слишком велики, то их следует уменьшить за счет увеличения диаметров.

Пересчет второго кольца

Принимаем d _ст3=22-2*3=16 мм. Считаем действительную скорость по формуле (6)

Расчет диафрагмы

Предполагаем, что излишнее давление, которое нужно погасить равно

(14)

Предположим, что

(15)

(16)

[6 c. 237]

, мм (17)

Расчет диафрагмы закончен.

Таблица 8. Расчет первого и второго кольца

		Длина участков l, м	Действительная скорость V, м/с	Режим движения Re	Коэффициент гидравлического трения л	Сумма коэффициентов местного сопротивления	Потери давления на линейные сопротивления Рl, Па	Потери давления на местные сопротивления Pj, Па
Первое кольцо	d1=40 мм	55,5	0,082	8388,747	0,04	37	181,88	121,255
	d2=25 мм	5,3	0,119	7698,696	0,045	8	68,8	55,214
		1=424,149	11 %
Второе кольцо	d1=40мм	55,5	0,082	8388,747	0,04	37	181,88	121,255
	d3=16мм	5,1	0,218	8925,8	0,048	10,5	360,292	243,2
			2=906,633	9 %

Список литературы

трубопровод сопротивление давление теплоноситель

1. Жизняков В.В., Волкова Н.Ю. гидравлический расчет двухтрубной гравитационной системы отопления: методич. указания/ В.В. Жизняков, Н.Ю. Волкова. - Н. Новгорд; ННГАСУ, 2011, - 19с.

2. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. для вузов. - 5-е изд., репринтное. - М.: ООО «БАСТЕТ», 2007. - 480 с: ил.

3. Справочник по гидравлическим расчетам/ коллектив авторов; под ред. П.Г. Киселева. - 4-е изд., перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издания 1972г. - М.: ЭКОЛИТ, 2011. - 312 с.: ил.

4. Альтшуль А.Д. и др. Гидравлика и аэродинамика: Учеб. для вузов/ А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Ивнов. - М.: Стройиздат, 1987. - 414 с.: ил.

5. ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные.

6. Альтшуль А.Д, Калицун В.И., Майрановский Ф.Г., Пальгунов П.П. Примеры расчетов по гидравлике. Учеб. пособие для вузов. Под ред. Альтшуля А.Д. - М.: Стройиздат, 1977. - 255 с.

Размещено на Allbest.ru