Гидравлический расчёт систем отопления и горячего водоснабжения. Число Рейнольдса. Определение потерь давления

5. Гидравлический расчёт систем отопления и горячего водоснабжения.

 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Основной задачей гидравлического расчета трубопроводов тепловых сетей является определение диаметров трубопроводов и потерь давления при заданных расходах теплоносителя или определение пропускной способности трубопроводов при заданном располагаемом перепаде давления.

Определение диаметров трубопроводов производится при суммарных зимних расчетных часовых расходах теплоносителя. Независимо от результатов расчета наименьшие диаметры труб принимают: для распределительных сетей 40 мм и для ответвлений к отдельным зданиям 25 мм.

Для выбранных диаметров трубопроводов водяных тепловых сетей в случае необходимости определяют потери давления при расходах воды, отличающихся от расчетных: летних, при максимальном отборе на горячее водоснабжение в двухтрубных сетях при открытой системе и др. Результаты расчетов учитывают при выборе характеристик сетевых и подкачивающих насосов и при разработке гидравлических (гидродинамических) режимов.

При определении диаметров паропроводов удельные потери давления на трение вычисляют исходя из принятого перепада давлений пара, учитывающего его: начальные параметры у источника тепла и заданные — у потребителя. В паропроводах определяется также падение температуры пара, что имеет важное значение при заданной конечной температуре пара у потребителя.

При выборе диаметров сборных конденсатопроводов удельные потери давления определяют на основе перепада давлений между конденсатоотводчиком и сборным баком конденсата с учетом возможности образования пароводяной смеси за счет частичного, вскипания конденсата при падении давления ниже соответствующего температуре насыщения.

 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ.

Потерю давления на участке трубопровода определяют по формуле

кгс/м²,      (9. I) где  — потеря давления на трение в кгс /м²

— потеря давления в местных сопротивлениях в кгс/м²;

 — удельная потеря давления на трение в кгс/м² м;

 — приведенная длина трубопровода в м.

Потерю давления на трение определяют по формуле

 кгс/м²,                   (9.2)

где  — длина участка трубопровода по плану в м.

Потерю давления в местных сопротивлениях определяют по формуле.    

 кгс/м²,       (9.3)

где       э — эквивалентная длина местных сопротивлений в м;

 — скорость теплоносителя в м/сек;

9,8 м/сек²—ускорение свободно падающего тела;

 — средний удельный вес теплоносителя на рассчитываемом участке трубопровода в кгс/м³;

—сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

─ значения коэффициентов для каждого вида местных сопротивлений (задвижка, вентиль, отвод и т. д.).

Удельную потерю давления на трение определяют по формуле

 кгс/м²м,  (9.4) где — коэффициент гидравлического сопротивления трения (величина безразмерная);

 — расчетный расход теплоносителя на рассчитываемом участке в г/ч;

— внутренний диаметр трубы в м.

Приведенную длину трубопровода определяют по формуле

   (9.5)

м

Эквивалентную длину местных сопротивлений определяют по формуле

  м.     (9.6)

Сварные стыковые швы труб при подсчете эквивалентной длины местных сопротивлений не учитываются.

При отсутствии данных о характере и количестве местных сопротивлений на трубопроводе эквивалентную длину местных сопротивлений можно определять приближенно по формуле

м.               (9.7)

м.

где — коэффициент, учитывающий: долю падения давления в местных   сопротивлений  по отношению к падению давления на трение. Внутренний диаметр и пропускная способность трубопровода, а также скорость теплоносителя определяют по формулам:

 м;          (9,8)

  т/ч                 (9,9)

    м/сек                (9,10)

Кинематическую вязкость теплоносителя определяют по формуле:                           

   м²/сек,            (9.11)

где   —динамическая вязкость теплоносителя в кгс   сек/м².

При турбулентном режиме движения теплоносителя коэффициент гидравлического сопротивления трения  для стальных труб определяют по формулам: для турбулентного движения в области квадратичного закона при  по формуле Прандтля—Никурадзе

       (9,12)

где — эквивалентная шероховатость трубы в м;

Rе — число Рейнольдса;

—предельное значение числа Рейнольдса;

для турбулентного движения в переходной области при  по формуле Кольбрука — Уайта.

   

Число Рейнольдса определяют по формуле:

   (9,14)

где —кинематическая вязкость теплоносителя в м²/сек.

g=9,8, м/сек²—ускорение свободно падающего тела.

Предельное значение числа Рейнольдса, характеризующее границу переходной области и области квадратичного закона, определяют по формуле            

           (9,15)

Предельным значениям числа Рейнольдса ответствуют предельные значения скоростей теплоносителей и предельных расходов, которые определяют по формулам:

  м/сек;               (9,16)

  т/ч  (9,17)

Отношение эквивалентной шероховатости к внутреннему диаметру трубы  называется относительной эквивалентной шероховатостью.

При гидравлических расчетах трубопроводов тепловых сетей величину эквивалентной шероховатости принимают:

Для водяных тепловых сетей =0,5 мм

паропроводов                          =0.2 .

конденсатопроводов              =1,0

Потерю давления на трение и в местных сопротивлениях, а также пропускную способность существующих тепловых сетей с учетом изменения эквивалентной    шероховатости в процессе эксплуатации определяют на. основании испытаний по формулам

  кгс/м²;          (9.18)  

  т/ч                   (9.19)  

где —полная потеря давления на трение и в местных