Мережа гарячого водопостачання являє собою розгалужену (деревоподібну) систему, що складається з основної магістралі і бічних відгалужень до неї, Гідравлічний розрахунок полягає у визначенні діаметрів:
· Подають і циркуляційних трубопроводів основної магістралі і відгалуження;
· Втрат тиску в подаючих і циркуляційних трубопроводах мережі;
· Тисків у вузлових точках подають трубопроводів мережі гарячого водопостачання.
В основі методики розрахунку лежить правило гідравлічного розрахунку паралельних трубопроводів: втрати тиску на паралельних ділянках однакові, а загальна витрата дорівнює сумі витрат на паралельних ділянках. Таким чином, мета гідравлічного розрахунку полягає в тому, щоб підібрати гідравлічний опір ділянки, відповідне необхідному витраті гарячої води. Опір забезпечується підбором діаметрів труб.
В процесі експлуатації на стінках труб гарячого водопостачання утворюються відкладення з продуктів корозії і накипу. Внаслідок цього зменшується прохідний перетин трубопроводу і збільшується шорсткість. Експериментальні дослідження показали, що в середньому по подає трубопроводах гарячого водопостачання опір збільшується в п'ять-вісім разів, а по циркуляційним трубопроводом в два-три рази. За результатами випробувань рекомендовано вводити в формулу для розрахунку втрат тиску поправочний коефіцієнт), що враховує збільшення втрат тиску в процесі експлуатації.
2.1 Розрахунок необхідних тисків в підставі секційних вузлів гарячого водопостачання (на вводах в будівлю)
Тиск в вузлових точках мережі трубопроводів гарячого водопостачання складаються з статичної складової (необхідний тиск на вводах у будівлі) та динамічної складової (втрати тиску в трубопроводах). Статичний тиск необхідно підтримувати в підставі секційного вузла (або на вводі в будівлю при схемі без секційних вузлів) для забезпечення нормальної подачі гарячої води до найбільш високої водорозбірної точці.
Розраховується потрібне тиск по необхідному напору з використанням формули:
де -требуемое тиск, Па;
- щільність гарячої води;
g - прискорення вільного падіння;
необхідний натиск в підставі секційного вузла, м.
Необхідний напір в підставі секційного вузла визначиться як:
де різниця геодезичних відміток секційного вузла і осі напірного патрубка підсилювального насоса (різниця геодезичної позначки на вводі в будинок і геодезичної позначки на виході з центрального теплового пункту (ЦТП)), м (значення приймається по генеральному плану забудови мікрорайону на консультації у викладача - керівника курсового проектування); при укрупнених розрахунках можна приймати;
геометрична висота від заснування секційного вузла (введення в будівлю) до найбільш високо розташованої водорозбірної точки, м (при укрупнених розрахунках приймається рівною висоті будівлі Н);
-втрати напору в які подають трубопроводах секційних вузлів, м;
-втрати напору в квартирних підводках і вільний напір, м.
Орієнтовно можна приймати:
вільний напір = 8 м;
• в секційних вузлах трьох, чотирьох і п'яти поверхових будівель = 5,15 м;
• в секційних вузлах дев'яти і десяти поверхових будівель = 7,2 м;
• в секційних вузлах громадських будівель = (3. 6) м.
Для секційного вузла 1-11:
Для секційного вузла 1-10:
Для секційного вузла 1-12:
Для секційного вузла 1-8:
2.2 Вибір основної магістралі трубопроводу, що подає системи гарячого водопостачання.
Вибір основної магістралі трубопроводу системи гарячого водопостачання проводиться за величиною питомих втрат тиску на кожній гілці. За головну магістраль приймається та, для якої питомі втрати ip мають мінімальне значення. Питомі втрати визначаються для далекого секційного вузла кожної будівлі за формулою:
де питомі втрати тиску, Па / м;
- втрати тиску в трубопроводі, що подає в режимі водорозбору, Па;
-коефіцієнт, що враховує місцеві втрати, приймається = 0.2;
експериментально встановлена величина перевищення фактичних втрат тиску над розрахунковими, приймається = 3;
-сума довжин ділянок від підсилювального насоса до розглянутого секційного вузла, м.
Якщо втрати тиску в трубопроводі, що подає в режимі водорозбору невідомі, то можна приймати максимально можливе значення перепаду тиску в мережі:
де - максимально допустимий тиск в магістральному трубопроводі (робочий тиск труб і арматури), Па.
Найбільш слабким елементом системи гарячого водопостачання є водорозбірний прилад з робочим тиском до 6ООкПа, тому можна приймати = 600 кПа,
Для ділянки 1 11:
Для ділянки 1-10:
Для ділянки 1 12:
Для ділянки 1 13:
Таким чином, вибираємо головну магістраль по самим найменшим питомою втрат. Головна магістраль - від насоса до вузла 13.
2.3 Розрахунок витрати теплоносія на гаряче водопостачання
Розрахункові витрати теплоносія на гаряче водопостачання у споживачів обчислюються за формулою:
де G - витрата теплоносія на гаряче теплопостачання у споживачів, кг / год;
Q - розрахунковий тепловий потік, Вт;
с - теплоємність води з = 4.187 кДж / ();
- температура води в трубопроводі, що подає теплової мережі в точці зламу графіка температури води, °
- температура води після паралельно включеного водопідігрівача гарячого водопостачання в точці зламу графіка температур води,;
Значення теплових потоків на опалення і вентиляцію в будівлях обчислюються за формулами (1.1), (1.2).
Для 3-х поверхової будівлі (уч.1-11)
Для 4-ти поверхової будівлі (уч 1-10)
Для 5-ти поверхового будинку (уч.1-12)
Для 5-ти поверхового будинку (уч.1-13)
Для дитячого садка (уч.1-8):
2.4 Визначення діаметра ділянки трубопроводу
Умовний діаметр ділянки трубопроводу визначається за формулою:
де - умовний діаметр ділянки трубопроводу, м;
- при еквівалентній шорсткості, вибирається по таблиці в методичному посібнику в залежності від абсолютної еквівалентної шорсткості циліндричної стінки труби;
- витрата теплоносія на j - тій ділянці, кг / год;
- питомі втрати на j - тій ділянці, Па / м.
На підставі матеріалів гідравлічних випробувань теплових мереж і водопроводів рекомендується в розрахунках для умов нормальної експлуатації водяних мереж приймати м.
Для ділянки 1-11:
Для ділянки 1-10:
Для ділянки 1-12:
Для ділянки 1-13:
Умовний діаметр ділянки трубопроводу слід уточнити по табличних даних в додатку Б (довідковий) методичного матеріалу.
2.5 Розрахунок швидкості теплоносія
Швидкість теплоносія визначається за формулою:
де V - швидкість теплоносія. м / с;
- витрата теплоносія на j - тій ділянці, кг / год;
- зовнішній діаметр труби на j - тій ділянці, м;
- довжина j - того ділянки, м;
Для ділянки 1-10:
Для ділянки 1-12:
Для ділянки 1-13:
2.6 Гідравлічний розрахунок основної магістралі трубопроводу, що подає в режимі водорозбору
Розрахунок проводять в зворотному напрямку, тобто, починаючи з найдальшого секційного вузла будівлі і до центру теплового пункту (ЦТП). Втрати тиску на j-ій дільниці визначаються за формулою:
де - втрати тиску на j-тій ділянці, Па;
- питомі втрати тиску на j-ій дільниці, Па / м;
- поправочний коефіцієнт, що враховує втрату тиску в процесі експлуатації, = 1.
Питомі втрати визначаються за таблицями гідравлічного опору трубопроводів гарячого водопостачання, в залежності від швидкості теплоносія і діаметра труб. Таблиці наведені в додатку Б (довідковий) методичного посібника.
Сумарні втрати тиску на головній магістралі трубопроводу, що подає визначається як:
де - сумарні втрати тиску на головній магістралі, Па;
Витрата води на ділянках трубопроводу, що подає з циркуляцією визначається за формулою:
де - витрата води на ділянках трубопроводу, що подає з циркуляцією, л / с;
- укрупнений показник середнього теплового потоку на гаряче водопостачання для однієї людини, що проживає в будинку, Вт;
- коефіцієнт враховує роботу циркуляційного насоса, вибирається з таблиці методичного посібника.
При розрахунку слід дотримуватися умови: швидкість води не повинна перевищувати 1.5 м / с;
Сумарні втрати тиску не повинні перевищувати 100 кПа; мінімальнай діаметр трубопроводів зовнішніх мереж; діаметр трубопроводу може змінюватися тільки в вузлах трубопроводів.
Повний тиск у вузлі магістралі визначається складанням необхідного тиску в підставі найбільш віддаленого від підсилювального вузла до розглянутої точки.
де - повний тиск у вузлі магістралі, Па;
- необхідний тиск, Па; розраховується за формулою 2.1
- втрати тиску в трубопроводі, що подає в режимі водорозбору, Па;
Для ділянки 1-11:
Для ділянки 1-10:
Для ділянки 1-12:
Для ділянки 1-13: