Отопление здания (стр. 3 из 4)

8769,6∙(18 + 24)∙1,06

2.4 Характеристика системы отопления, запорно-регулирующая арматура и удаление воздуха из системы отопления

В данном здании предусмотрена система водяного отопления с радиаторами PCBI-2 при температуре теплоносителя 105 ⁰С (в подающей магистрали) и 70 ⁰С (в обратной магистрали).

Система отопления запроектирована однотрубная горизонтальная с редукционными вставками без регулирования.

Для пуска системы по частям, а также включение отдельных ветвей системы для ремонта на магистральных теплопроводах устанавливают вентили. Так как здание трехэтажное отключающая арматура на стояках не установлена, за исключением лестничных клеток, где она должна быть предусмотрена независимо от этажности здания.

На подводках к приборам применены трехходовые краны КРТП (с поворотной заслонкой), обладающие пониженным гидравлическим сопротивлением, что обеспечивает затекание в нагревательные приборы достаточного количества воды для их хорошего прогрева.

На лестничных клетках арматура на подводах не установлена, т. к. это место опасно в отношении замерзании воды в нагревательных приборах и трубах.

Удаление воздуха из нагревательных приборов и из всех участков теплопроводов является необходимым условием нормальной работы системы отопления. В нашей системе отопления есть необходимость установки кранов для выпуска воздуха из каждого прибора.

2.5 Расчет нагревательных приборов

Нагревательные приборы являются основным элементом системы отопления. Они устанавливаются непосредственно в помещении и должны удовлетворять теплотехническим, санитарно-гигиеническим и технико-экономическим требованиям.

Нагревательные приборы установлены у наружных ограждений под окнами.

Расчетная площадь F_p, м², отопительного прибора независимо от вида теплоносителя определяют по формуле:

Q

F_p = ————— ·β₁β₂,

k · (t_cp + t_в)

Q – теплопотери помещения, Вт;

k = 11,5 Вт/(м²·^оС) – коэффициент теплопередачи радиатора;

t_cp – средняя температура теплоносителя в приборе, ⁰С;

t_в – внутренняя температура помещения, ⁰С;

β₁ = 1,05 – поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь приборов;

β₂ = 1,02 – поправочный коэффициент, учитывающий теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных стен.

Число секций радиаторов определяют по формуле:

F_pβ₄

N = ——— ,

fβ₃

f =0.95 м² – площадь одной секции радиатора;

β₄ = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиаторов в помещении;

β₃ = 0,92 + 0,16/F_p – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе.

Расчет нагревательных приборов сведен в таблицу 2.

2.6 Гидравлический расчет трубопроводов

Целью гидравлического расчета трубопроводов систем отопления является выбор таких сечений теплопроводов для наиболее протяженного и нагруженного циркуляционного кольца или ветви системы, по которой при располагаемой разности давления в системе, обеспечивается пропуск заданного расхода теплоносителя.

Расчетное кольцо проходит через верхние нагревательные приборы, наиболее удаленные от ввода теплоносителя. Оно разбито на расчетные участки, под которыми принята длина трубопровода с постоянным расходом теплоносителя. На каждом участке определяются тепловые нагрузки, длины и проставляется нумерация, начиная от элеватора по расчетному кольцу.

Располагаемое циркуляционное давление определяется по формуле:

Δр_рц = Δр_н + Б(Δр_{е пр} + Δр_{е тр}), Па

Δр_н = 10 кПа – искусственное давление, создаваемое элеватором;

Б = 0,4 – поправочный коэффициент;

Δр_{е пр}= n·h·g·(ρ_o– ρ_г)·0,6 – давление возникающее от охлаждения воды в приборе, Па;

Δр_{е тр} = 0 Па – дополнительное давление от охлаждения воды в трубах;

n – число этажей;

h – высота этажей, м;

ρ_o= 977,81 кг/м³ –плотность воды в обратной магистрали;

ρ_г = 961,92 кг/м³ – плотность воды в подающей магистрали.

Δр_рц = 10000 + 0,4·9·2,7·9,8·(977,81 – 961,92)·0,6 = 10908 Па

Диаметр труб в циркуляционном кольце подбираем исходя из принятого расхода воды и среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления от трения при движении теплоносителя по трубам:

(1 - K) Δр_рц

R_рц = ——————, Па/м;

Σl

К = 0,65 – доля потерь давления на трение;

Σl – сумма длин участков расчетного кольца, м.

(1 – 0,65)· 10908

R_рц = ———————— = 38,6 Па/м.

99,0

По полученному значению R_рц по приложению Б [2] выбираем диаметры участков d и по значению расхода воды G определяем действительные скорости движения воды и удельные потери давления от трения R. Эти данные заносим в таблицу 3.

Расход воды на участке определяем по формуле:

0,86Q_уч

G_i = ———— , кг/ч;

t_г – t_о

Q_уч – тепловая нагрузка участка, Вт;

t_г = 105 ⁰С – температура воды в подающей магистрали;

t_о = 70 ⁰С – температура воды в обратной магистрали.

Потери давления в местных сопротивлениях определяем по формуле:

_υ²

Z = Σξ — ρ, Па;

2

Σξ– сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

υ – скорость воды на участке, м/с.

Потери давления в кольце должны быть в пределах 90% располагаемого давления

Δр_рц – Σ(Rl_i + Z_i) 10908 – 10346

———————— · 100 % = ——————— · 100 % = 5,1 %

Δр_рц 10908

Запас давления в основном циркуляционном кольце меньше 10 % => гидравлический расчет выполнен правильно.

2.7 Расчет гидроэлеватора

Гидроэлеватор применен в системе отопления для понижения температуры t₁ = 130 ⁰C сетевой воды, поступающей по подающему теплопроводу Т1, до температуры, допустимой в системе t_г = 105 ⁰С. Основными частями элеватора являются сопло, камера всасывания, камера смешения и диффузор.

Основной расчетной характеристикой для элеватора служит так называемый коэффициент смешения и представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды к массе воды поступающей из тепловой сети в элеватор:

G_пt₁ – t_г 130 – 105

u = —— = ——— = ———— = 0,71

G_с t_г – t_о 105 – 70

Далее определяем основной размер элеватора – диаметр горловины перехода камеры смешения в диффузор:

3.6 ΣQ3.6 ^. 79015

G_см = ———— β₁β₂ = ————— = 1935 кг/ч;

c(t_г – t_о) 4.2(105 –70)

G_см 1935

d_г = 87,4 ———— = 87,4 —————— = 51,42

√100√Δр_н √100 √ 10346

Принимаем элеватор № 7 с d_г = 59 мм и определяем диаметр сопла:

d_с = d_г/(1 + u) = 59/(1 + 0,71) = 34,5 мм.

Определяем необходимое перед элеватором давление:

1,4(1 + u)² Δр_н = 1,4 ( 1 + 0,71)^2. 10,34 = 42,34 кПа.

3 Тепловая изоляция

Тепловая изоляция имеет огромное значение в экономике теплоснабжения. Благодаря тепловой изоляции уменьшаются падение температуры теплоносителя и потери тепла при транспортировании.

Расчет тепловой изоляции рассмотрим на примере.

Стальная труба (λ_тр=53 Вт/(м∙⁰С)) внутренним диаметром d= мм с толщиной стенки δ₁= ,0мм покрыта слоем изоляции, коэффициент теплопроводности которой λ_из=0,05 Вт/(м∙⁰С). По трубе протекает вода, температура которой t_ж1=105⁰С. Коэффициент теплоотдачи воды к стенке α₁=2,1∙10^-3Вт/(м²∙⁰С). Снаружи труба омывается свободным потоком воздуха, температура которого t_ж2=16⁰С; коэффициент теплоотдачи к воздуху α₂=10Вт/(м²∙⁰С).

Найдем толщину изоляционного материала, обеспечивающую температуру наружной поверхности изоляции 60⁰С.

Линейная плотность теплового потока через изолированную трубу

.

Линейная плотность теплового потока от изоляции к наружному воздуху

.

Приравниваем правые части этих уравнений и представим решение в виде

где

.

Подставим значения соответствующих величин и получим

.

Для графического решения полученного уравнения зададимся значениями d_из, определим у и ln(d_из/d₂), а полученные результаты представим в таблице

dиз	0,035	0,045	0,055	0,065	0,075	0,085	0,095
dиз/d2	3,98	5,62	6,25	7,39	8,52	9,66	10,79
ln(dиз/d2)	1,38	1,72	1,83	2,00	2,14	2,27	2,38
y	0,9280	0,7217	0,5904	0,4995	0,4328	0,3818	0,3416

Полученные данные наносим на график и получаем значение корня d_из=0,058м, которое удовлетворяет уравнению у= ln(d_из/d₂).

Линейная плотность теплового потока через изолированную трубу

Вт/м

Линейная плотность теплового потока неизолированного трубопровода

Вт/м.

Следовательно, у неизолированного трубопровода потери теплоты с 1 м в 6 раза больше, чем у изолированного.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теплотехнического расчета были приняты конструкции наружных ограждений, которые отвечают современным теплотехническим требованиям. В качестве утеплителя в наружных ограждениях были приняты следующие материалы: