книги / Отопление и вентиляция. Отопление-1
.pdfОбщая длина ветви — 23 м; расчетная длина ее без замыкаю щих участков будет равна 23—1,39-5= 16,05 м.
Местные сопротивления на ветви (не считая на замыкающих участках) состоят из сопротивления двух вентилей «Косва» 2£=6.- Местных сопротивлений, между замыкающими участками нет.
Характеристика ветви sT без замыкающих участков будет:
s.t= A ( J L /+ 2 С )= 1,08-10-4 (2,7• 16,05 + 6 )=
= 49,08-Ю-4 кг/м2/(кг/ч)2.
Тогда потери давления ртсоставят:
/?Т= 5 Т0 2=49,08-10~4-2002 = 196 кг/м2.
Общие потери давления в ветви, включая потери в пяти замы кающих участках, будут равны:
р„= Рт +Д/>з.у-5 = 196+ 10,6-5 = 249 кг/м2.
§ 22. ДЕТАЛИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ВОДЯНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Расширительный сосуд в водяной системе отопления с естест венной циркуляцией и с верхней разводкой служит трем целям: для удаления воздуха из системы; для размещения прироста объ ема воды, вследствие расширения ее при нагревании; в качестве конт рольного прибора при наполнении системы водой: систему наполняют до тех пор, пока через сигнальную линию расширителя не пойдет вода.
Отсюда видно, что расширитель ный сосуд является обязательной принадлежностью системы водяного отопления (за исключением систем, присоединенных к тепловым сетям при теплофикации города).
В системе водяного отопления с нижней разводкой и во всех систе мах с насосной Циркуляцией расши
рительный сосуд служит для размещения прироста воды, получаю щегося при нагревании, и для контроля за уровнем воды в системе отопления при наполнении системы водой.
Устройство Расширительного сосуда показано на рис. IV.21. Со суд имеет четыре штуцера для присоединения труб: 1 — расшири тельный; 2 — контрольный (сигнальный) ; 3 — переливной (воз душный) и 4 — Циркуляционный.
На рис. IV.22 показана схема присоединения расширительного сосуда к систему водяного отопления с верхней разводкой и естест венной циркуляцией. Контрольная и переливная трубы отведены в
раковину котельной, циркуляционная присоединена к подающей горячей магистрали. Контрольная труба, присоединенная к расши рительному сосуду в 200 мм от дна бака, служит контролем при наполнении системы водой.
Появление воды из контрольной трубы сигнализирует о том, что система наполнилась водой до отметки присоединения этой трубы
|
3 |
4 |
|
к патрубку расширительного сосуда. Од |
|||||||
|
|
нако .при появлении воды из крана кон |
|||||||||
|
|
|
|
трольной трубы |
не |
|
следует |
торопиться |
|||
|
|
|
|
его закрывать. Сначала |
нужно |
|
закрыть |
||||
|
|
|
|
кран водопроводной |
трубы, по |
которой |
|||||
|
|
|
|
наполняется система, и, подождав, пока |
|||||||
|
|
|
|
остановится течение |
воды |
в |
раковину, |
||||
|
|
|
|
закрыть кран на контрольной трубе. |
|||||||
|
|
|
|
Наполнять систему водой следует как |
|||||||
|
|
|
|
можно медленнее, |
чтобы дать |
возмож |
|||||
|
|
|
|
ность всему воздуху удалиться из систе |
|||||||
|
|
|
|
мы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По переливной трубе вода сливается |
|||||||
|
|
|
|
при переполнении расширительного со |
|||||||
|
|
|
|
суда и удаляется воздух из системы при |
|||||||
|
|
|
|
заполнении ее водой. |
|
|
|
присоеди |
|||
|
|
|
|
В расширительном сосуде, |
|||||||
|
|
|
|
ненном к системе в одной точке, вода «е |
|||||||
Рис. |
IV.22. |
Включение |
циркулирует, поэтому во избежание за |
||||||||
расширительного |
сосуда |
мерзания воды |
расширительный |
сосуд |
|||||||
в систему |
отопления с |
снабжают специальной |
циркуляционной |
||||||||
естественной |
циркуля |
трубой, присоединяемой к верхнему раз |
|||||||||
|
цией: |
|
|||||||||
1 — расширительная |
труба; |
ливу или к обратной |
магистрали |
(в на |
|||||||
2 — контрольная; 5 — пере |
сосных системах). |
|
|
|
|
|
|
||||
ливная |
и воздушная |
труба; |
сосуды |
изготовляют |
|||||||
4 — циркуляционная |
труба |
Расширительные |
|||||||||
|
|
|
|
из листовой стали, |
они |
имеют |
съемные |
крышки на болтах для периодической очистки сосудов. Устанавли вается сосуд выше самой высокой точки системы на чердаке отап ливаемого здания в утепленной будке. Кроме того, во избежание замерзания расширительный сосуд и его трубы изолируют.
Полезную емкость расширительного сосуда определяют в м3 по объему прироста воды ДУ, получающегося вследствие расширения при нагревании ее
ЛV = аК сД
где aV — прирост объема воды, м3; а — коэффициент объемного расширения воды, принимаемый равным 0,0006; Vc — объем воды в системе отопления, м3; A t—разность между расчетной темпера турой горячей воды /г в системе отопления и температурой воды /с в системе перед пуском ее в работу.
Объем воды в системе будет равен
где Vu — объем воды в генераторе тепла, м3; Vn— то же, в нагре вательных приборах; VT— то же, в трубах.
Получаемый прирост объема воды должен разместиться в рас ширительном сосуде между патрубками контрольной и переливной труб, т. е. в пределах активной высоты расширительного сосу да Накт.
Принимая, что при пуске системы отопления жилых и общест венных зданий в действие вода может нагреваться с 20 до 95° С,, найдем прирост объема воды
д1/ = ад/1/с= 0,0006 (95-20) 1/с=0,0451/с.
Полный объем расширительного сосуда определяют из выражения
у = йУ + Уг + У2,
где V\ — часть объема расширительного сосуда от дна до конт рольной трубы; V2— то же, от отметки переливной трубы до крыш ки расширительного сосуда.
Для определения объема воды в системе VI можно воспользо ваться данными табл. IV. 10.
Т а б л и ц а IV. 10
Объем воды в элементах системы водяного отопления при перепаде температур 95—70° С
Элементы системы отопления |
Объем воды |
Элементы системы отопления |
Объем воды |
||
V для |
V' для |
||||
|
|
Q=1000 ккал/ч |
|
|
Q—1000 ккал/ч |
Чугунные котлы |
3 |
Пластинчатые |
калори |
0,5 |
|
Радиаторы |
типа |
10 |
феры . . |
мест |
|
М-140-АО |
«Гамма» и |
Трубопроводы |
|
||
Радиаторы |
25 |
ных систем: |
|
|
|
«Польза» |
трубы |
с естественной цир |
16 |
||
Ребристые |
6,5 |
куляцией . |
. . |
||
|
|
|
с насосной |
циркуля |
8 |
|
|
|
цией |
|
Если объемы воды в элементах отопительной системы в целях упрощения расчетов отнесены к 1000 ккал/ч, тогда прирост объема
воды можно найти из выражения |
|
д!/ = 0,045- |
•21/', |
|
1000 |
где Q — потери тепла зданием, ккал/ч.
Пример. Определить объем расширительного сосуда для систе мы водяного отопления с естественной циркуляцией при ,Q = = 100 000 ккал/ч, с радиаторами типа М-140, чугунными котлами и температуре горячей воды /Г=95°С.
Р е ш е н и е . 1. Прирост объема воды в расширительном сосуде определяем по формуле
д К =0,045 (V'K+ V'a + Vr).
После подстановки данных получим |
|
|
дV=0,045• 100000 |
(3 + 1 0 + 1 6 )= 131 л или 0,131 м3. |
|
юоо |
v 1 1 |
’■ |
2: К установке принимаем расширительный сосуд цилиндриче ской формы диаметром 0,70 м. Тогда высота расширительного со
суда будет равна |
|
|
Я = -^ - 4 -0 ,2 + Д ,1 = |
0,131-4 |
4 -0,2+ 0,1 = 0,71 м. |
п |
3,14-0,72 |
1 |
4 |
|
|
Здесь 0,2 — расстояние от отметки |
присоединения к контроль |
ной трубе до дна расширителя, м; 0,1 — то же, к расширительному
|
|
|
сосуду переливной трубы до крышки, м. |
|||||||||||
Г* |
|
К установке принимаем расширитель |
||||||||||||
|
ный сосуд d = 0,7 м и Н =0,71 м. |
|
|
|||||||||||
|
Диаметры |
|
труб, |
присоединяемых к |
||||||||||
|
|
|
расширительному сосуду, |
принимают |
в |
|||||||||
|
|
|
зависимости от тепломощности |
системы |
||||||||||
|
|
|
отопления, но обычно в следующих пре |
|||||||||||
|
|
|
делах: расширительная |
труба |
d = 25— |
|||||||||
|
|
|
38 мм, |
циркуляционная |
|
и контрольная |
||||||||
|
|
|
трубы d = 20—25 мм, переливная |
труба |
||||||||||
|
|
|
d = 38—53 мм. |
|
расширительных |
со |
||||||||
|
|
|
Присоединение |
|||||||||||
|
|
|
судов в насосных |
системах |
отопления. |
|||||||||
|
|
|
В таких системах распределение давле |
|||||||||||
|
|
|
ний в циркуляционных кольцах |
сущест |
||||||||||
|
|
|
венно |
зависит |
от |
схемы |
|
присоединения |
||||||
|
|
|
расширительных сосудов. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Рассмотрим элементарную схему отоп |
|||||||||||
|
|
|
ления, в которой расширительный сосуд |
|||||||||||
|
|
|
присоединен |
к |
подающей |
магистрали, |
||||||||
Рис. IV.23. К вопросу |
о |
проложенной |
на |
чердаке |
|
(рис. IV.23). |
||||||||
Впишем в табл. IV. 11 |
величины |
полных |
||||||||||||
способе |
присоединения |
|||||||||||||
расширительного сосуда |
давлений в точках 1, 2 я 3 при бездейст |
|||||||||||||
в системе |
отопления |
с |
вующем и работающем |
насосе. |
Естест |
|||||||||
насосной |
циркуляцией |
|
венным давлением |
от |
охлаждения воды |
в трубах пренебрегаем.
Из табл. IV. 11 видно, что давление в точке 1 останется неизмен ным, работает насос или нет. Объясняется это тем, что уровень во ды в расширительном сосуде остается неизменным в обоих случаях. Так как уровень воды в расширительном сосуде при любой про изводительности насоса (по свойству замкнутых систем) не может быть изменен, в точке 1 и не может быть другого полного давле ния, кроме Pa+^iy.
Здесь рл — атмосферноё давление, |
Действующее на |
открытую |
поверхность в расширительном сосуде; |
hty и у — гидростатиче |
|
ские давления столбов воды высотой соответственно h\ |
и Лг е объ- |
Т а б л и ц а IV. 11 Давления воды в точках системы водяного отопления
при присоединении расширительного сосуда к подающей магистрали
Полное давление о точках системы, кг/м2
Точки
при бездействующем насосе |
при работающем насосе |
1 |
Pl = Pa + AIY |
2Pi = Pi + *2V
3Рз = Рл + *iY
|
Pl |
= Pa+AlY |
Pi = |
Ра + |
A2Y + 2 (tf/+ Z )2_ ! |
Рз = |
Ра + |
AI Y — 2 ( W + Z )I_ 3 |
емной массой у; |
Z (R l+ Z )2- i — гидравлические потери при движе |
||||||||||
нии воды на участке |
2—1; |
Z(Rl+Z) !_3 — гидравлические |
потери |
||||||||
при движении воды на участке 1—3. |
|
|
|
|
|
||||||
Избыточное давление |
(по |
манометру) в |
|
| Ра, |
|
||||||
точке 1 будет равно hxy. |
|
|
с неизмен |
|
|
||||||
Точка в системе |
отопления |
|
|
|
|||||||
ным давлением |
|
называется |
нейтральной. |
|
|
|
|||||
Следовательно, |
давление,, создаваемое |
на |
|
|
|
||||||
сосом, распространяется только до точки 1 |
|
|
|
||||||||
системы. За пределами же этой точки си |
|
|
|
||||||||
стема в сторону движения воды будет на |
|
|
|
||||||||
ходиться иод давлением h\y. |
|
|
|
на |
|
|
|
||||
Если это давление |
израсходуется |
|
|
|
|||||||
преодоление гидравлических сопротивлений |
|
|
|
||||||||
при движении воды |
(например, от точки 1 |
|
|
|
|||||||
до 3), то за пределами этой точки давление |
|
|
|
||||||||
в системе станет ниже атмосферного, в тру |
|
|
|
||||||||
бопроводе системы возникает разрежение и |
|
|
|
||||||||
может образоваться |
пар *. |
Действительно, |
|
|
|
||||||
в точке 3 при |
соотношении hiy< .Z(Rl+ |
|
|
|
|||||||
+Z) 1_з давление |
будет рзн<Ра, |
вследствие |
|
|
|
||||||
чего нарушится циркуляция воды в си |
|
|
|
||||||||
стеме. |
|
|
|
|
|
|
боль |
Рис. IV.24. |
Рекомендуе |
||
В более протяженной системе с |
мый способ |
присоедине |
|||||||||
шим количеством стояков указанное |
поло |
ния расширительного со |
|||||||||
суда в системе |
водяного |
||||||||||
жение может привести к тому, |
что |
|
часть |
отопления |
с |
насосной |
|||||
стояков системы, |
присоединенных |
между |
циркуляцией |
точками 1—3, будет работать в зависимости от положительного избыточного давления, а стояки, находящиеся
за теми точками, где избыточное давление равно нулю, не будут работать полностью (отсутствие циркуляции).
* Температура кипения воды зависит от давления. При давлении ниже 1 ат температура кипения tKснижается, /К<100°С.
Рассмотрим ту же схему отопления, но с расширительным сосу дом, присоединенном перед насосом (рис. IV.24). Внесем в табл. IV. 12 величины полных давлений в точках /, 2, «3, 4 при без действующем и работающем насосе.
|
Т а б л и ц а IV.12 |
Полное давление в точках системы |
|
Точки |
при работающем насосе |
при бездействующем насосе |
/ |
Pi — Да + |
AIY |
P i =Р» b ftiY + S (RI + 2)J_ 3_ 4 |
|
2 |
Pi = Pi + *2Y |
P2 — Pa + A2Y + S R I + •Z)2_ i_ 3 _ 4 |
||
3 |
Рг = Ра + |
ftlY |
Pl = Pa + |
AIY + H Rl + 2)3_4 |
4 |
Pi = Pa + |
(*2 + Аз) Y |
/>4 = Да + |
{hi +„A 3) Y |
Здесь S (/? /+ Z )i_ 3 _ 4 — давление, необходимое |
для преодоления гидравлических потерь |
«а участках 1—3—4; 2(Æ/+Z)2_ I _ 3_4 — то же, на |
участках 2—1—3—4; 2 (tf/+Z) з__4 — то |
же, на участках 3—4. |
|
Из табл. IV. 12 видно, что точки циркуляционного кольца систе мы отопления 1У2, 3 и 4 находятся под положительным давлением насоса, равным гидравлическим потерям на участках от рассматри ваемой точки до точки 4 (место присоединения расширительного сосуда), т. е. давления, создаваемые насосом в рассматриваемых точках, будут равны:
Р\ — Л а с —2 [RI + Z )о—2—1;
Рч= Лас 2 {Ш+ ^)o-2Î
Рг = Л ас — 2 (Я/ 4" Z )о—2—1—з ;
Л = (Л 2 + Л3ÎY-
Из приведенных выражений видно, что только на точку 4 (ме сто присоединения расширительного сосуда) не будет распростра няться действие насоса, т. е. точка 4 является нейтральной в систе ме с расширительным сосудом, присоединенном перед насосом. Гидравлические потери на участок 4—0 преодолеваются за счет всасывающего действия насоса.
Взаключение следует отметить, что в насосных системах отоп ления давление в трубопроводе зависит от места присоединения расширительного сосуда. В целях обеспечения положительного давления по всему циркуляционному кольцу (кольцам) расшири тельный сосуд следует присоединять перед всасывающим отверсти ем насоса, на обратном трубопроводе.
Вслучае, если расширительный сосуд нельзя присоединить на обратном трубопроводе перед насосом (в районных системах отоп
ления), последний нужно поднять над верхней точкой розлива го рячей воды на высоту h (рис. IV.25), определяемую в м из выра жения
f l = |
+ Z)4,5,6.1. j j |
|
|
1000 |
* ’ * |
где h — высота от верхней точки горячего розлива до патрубка
контрольной трубы; |
—— |
— гидравлические потери |
трубопроводами от места включения в систему расширителя (р) до насоса (полуконтур 4, 5, 6, /); 1, 1— запас давления. Трассы 1, 2, 3, 4 работают под давлением, создаваемым насосом.
Шодная Манометры
Рис. IV.25. Пример присоединения |
Рис. IV.26. Устройство обвязки |
расширительного сосуда к верхней |
трубопроводов центробежных на |
точке горячего розлива насосной |
сосов |
системы отопления |
|
Подбор насоса. Назначение насоса — создать давление, необхо димое для циркуляции воды в системе, и потому насос в системах отопления обычно называют циркуляционным.
Внасосных системах отопления насос не служит для подъема воды на высоту. Ввиду этого давление, развиваемое насосом, отно сительно невелико; количество же воды, перемещаемое по системе, значительно. Давление, развиваемое насосом, определяют как раз ность показаний манометров на нагнетательном и всасывающем патрубках насоса.
Вкачестве циркуляционных насосов применяют центробежные,
создающие непрерывный поток воды. При этом насос включают в обратную магистраль, так как при перемещении более холодной воды меньше изнашиваются его роторное колесо и подшипники и исключается вскипание воды. В практике устанавливают два цир куляционных насоса с тем, чтобы их можно было эксплуатировать
переменно. |
насосы |
снабжают |
обводной |
линией |
Циркуляционные |
||||
(рис. IV.26), включаемой в случае остановки центробежных насо |
||||
сов (возможность аварии). Через |
обводную линию может осуще |
ствляться циркуляция воды. Она, кроме того, может служить одним из средств количественного регулирования системы отопления пу тем пропуска части воды, т. е. переводом насоса на частичную ра боту «на себя».
Подбирают насосы по их характеристикам.
В характеристику насоса входят графическое изображение за висимости давления р, развиваемого насосом, коэффициента полез ного действия г) и -мощности N от производительности G насоса, т. е. характеристика, представляет собой семейство кривых
/>=/(<?); л г = /( 0 ) ; л = / ( 0 )
при постоянном числе оборотов п.
Насосы для систем отопления подбирают по их производитель ности и давлению, необходимому для преодоления гидравлических потерь трубопроводами системы.
Производительность насоса определяют в кг/ч или м3/ч по фор
мулам |
|
|
0 = |
К = — |
, |
CAt » |
сД<Уср |
|
где G — производительность насоса, кг/ч; |
V — производительность |
насоса, м3/ч; Q — тепловые потери зданием, ккал/ч; At — принятый
перепад температур теплоносителя в |
системе отопления, |
град; |
с — теплоемкость воды, ккал/кг-град; |
уСр — объемная масса |
цир |
кулирующей воды, кг/м3. |
|
|
Мощность двигателя для насоса определяют в кВт из выражения
ЗбООт] |
102 |
где р — давление, развиваемое насосом, кг/м2; г)н— к. п. д. насоса; Лрп — к. п. д. ременной передачи.
Ввиду того, что характеристики центробежных насосов получе ны на определенное число оборотов двигателя (при п=1000„ 1400 и 2900), не всегда удается для заданных V н р подобрать насос с уже представленной в каталоге характеристикой. Величины V и р по каталогу обычно существенно отличаются от заданных. Вслед ствие этого возникает необходимость в определении нового числа оборотов, при которых производительность и давление максималь но приближались бы к заданным значениям V и р.
Определение нового числа оборотов называют пересчетом ха рактеристики насосов.
Теоретическое рассмотрение работы насоса позволяет устано вить, что при изменении числа оборотов насоса от п\ до «г, т. е. в ni//i2 = i« раз, производительность V изменится также в in раз; величина давления р в in2 и величина расходуемой мощности N — в in3. При работе насоса на одну и ту же систему расход воды из меняется пропорционально изменению числа оборотов насоса
П1
In*
G2 пъ
Давления меняются прямо пропорционально квадрату измене-
* |
Л |
А |
ния чисел оборотов: — = —— • |
||
|
P-2 |
(l\ |
Расходуемые мощности (без учета мощностей на трение в под шипниках и сальниках, на ременную передачу и т. д.) меняются прямо пропорционально изменениям числа оборотов в кубе
Ni =
ЛГГ п \"
При этом имеется в виду, что к. п. д. насоса не изменяется. Имея характеристику при каком-либо одном числе оборотов пи
при других значениях производительности можно с помощью ука занных выше равенств получить характеристику насоса при другом числе оборотов, т. е.
/22 |
|
1 / 7 |
Г = |
ъ / H |
L . |
G2 |
V |
Р2 |
У |
Л/’о |
Устройства для спуска воздуха из систем водяного отопления. Содержание воздуха в воде в общем виде определяется зависи мостью
0 = f |
{ p , t), |
где р — давление, под которым |
находится вода; t — температура |
воды.
Существенным условием, влияющим на удаление воздуха из системы, является скорость движения воды. При неизменном дав лении и температуре, но с увеличением скорости v условия для удаления воздуха затрудняются.
Воздух 'выделяется из воды с понижением р, возрастанием t и снижением v. Указанную зависимость интенсивности выделения воздухаиз воды используют при выявлении рациональных спосо бов удаления воздуха из систем водяного отопления.
Вбодяном отоплении с естественной циркуляцией со скоростью движения воды, не превышающей 0,2 м/с, удаление воздуха проис ходит в системах с верхней разводкой через расширительный сосуд,
всистемах с нижней разводкой — через специально устроенные воздушные линии, которые подводят воздух к автоматическим воздухоотводчикам (рис. IV.27).
Вводяном отоплении с насосной циркуляцией, со скоростью движения воздуха больше 0,2 м/с, воздух удаляется в системах с верхней разводкой через воздухоотводчики, в системах с нижней разводкой — через специально устраиваемые воздушные линии,
которые подводят воздух к автоматическим воздухоотводчикам, т. е. аналогично системам с нижней разводкой и естественной цир куляцией.
Принципиальная схема устройства автоматических воздухоотводчиков была показами на рис. IV.27. Поплавок 7, обычно свобод
но пропускающий воздух в отверстие 2, закрывает его, всплывая при заполнении корпуса водой. При понижении уровня воды по плавок опускается и открывает отверстие 2 для выхода воздуха.
В насосных системах автоматические воздухоотводчики ре комендуется устанавливать на проточных воздухосборниках
♦ .
1 |
Г |
|
|
|
Рис. |
IV.27. |
Рис. IV.28. |
Установка про |
|
Принципи |
точного воздухосборника и |
|||
альная схе |
автоматического |
воздухо- |
||
ма автома |
отводчика: |
|
||
тического |
1 — воздухосборник; |
2 — авто |
||
воздухо- |
матический |
воздухоотводчик; |
||
отводчика |
3 — спуск грязи |
|||
|
|
|