Вертикальная однотрубная система отопления с верхней разводкой подающей магистрали

Проточная и проточно-регулируемая система отопления. Расчетная схема такой системы отопления представлена на рисунке. Над отопительными приборами нанесена их тепловая мощность, внутри контура каждого прибора кружком помечен условный центр охлаждения воды. Указано также вертикальное расстояние между центрами охлаждения (ц. о.) и центром нагревания (ц. н.) воды.

Расход воды, кг/ч, в стояке при заданных тепловой мощности приборов и температуре воды определяется по формуле:

Gст=(Q1+Q2+Q3)/(с*(tг-tо))=ΣQпр/(с*Δtст)=Qст/(с*Δtст),

Как видно, расход воды в однотрубном стояке прямо пропорционален суммарной тепловой мощности отопительных приборов ΣQпр (или тепловой нагрузке стояка Qст) и обратно пропорционален перепаду температуры воды в стояке Δtст.

Температура воды на каждом участке стояка будет промежуточной между значениями tг и tо в зависимости от степени ее охлаждения в отопительных приборах. Так, на участке между приборами третьего и второго этажей температура воды с учетом формулы составит:

t3=tг-Δtпр3=tг-(Q3/(c*G3))= tг-(Q3/(c*Gст)),

Вертикальная однотрубная система отопления с верхней разводкой подающей магистрали

Расчетные схемы вертикальных однотрубных стояков при верхней разводке подающей магистрали:

а - проточного (и проточно-регулируемого); б - с осевыми замыкающими участками.

Аналогично

tо=tг-((Q3+Q2)/(с*Gст)),

В общем виде температура воды на i-v участке однотрубного стояка будет равна:

ti=tг-(ΣQi/(c*Gст)),

где ΣQi - суммарная тепловая мощность всех отопительных приборов на стояке до рассматриваемого участка (Считая по направлению движения воды).

На рисунке заштрихована половина высоты двух приборов, в которых температура воды равна t3 по принятому выше условию. Следовательно, можно считать, что температура воды t3 сохраняется в стояке по высоте h3, а температура t2 - по высоте h2.

Гидростатическое давление в стояке при его высоте, равной h3+h2+h1, не считая части стояка выше условного центра охлаждения верхнего прибора, где температуру воды принимаем равной температуре в главном стояке, составит:

g*(h3*ρ3+h2*ρ2+h1*ρ0),

Гидростатическое давление в главном стояке (г. с.) с учетом той же высоты при температуре воды tг:

g*(h3*ρг+h2*ρг+h1*ρг),

Естественное циркуляционное давление в вертикальной однотрубной проточной и проточно-регулируемой системе отопления с верхней разводкой определяется как разность гидростатического давления:

Δpепр=g*[h3*(ρ3-ρг)+h2*(ρ2-ρг)+h1*(ρо-ρг)],

При увеличении числа этажей в здании число слагаемых в формуле, а следовательно, и величина Δpепр будут возрастать.

Запишем полученное выражение для определения Δpепр в другом виде (более удобном для вычисления, хотя и менее точном), обозначив среднее уменьшение плотности при увеличении температуры воды на 1˚ через β=(ρо-ρг)/(tг-tо) кг/(м3*К):

Δpепр=β*g*[h3*(tг-t3)+ h2*(tг-t2)+ h1*(tг-t0)],

Для получения более общей и краткой записи формулы для определения естественного циркуляционного давления, возникающего при охлаждении воды в отопительных приборах однотрубного стояка, выразим разность гидростатического давления двух столбов воды высотой hIII в виде величины βghIII(tr-t3) и, дополняя ее в связи с понижением температуры воды на высоте стояка hII от температуры t3 до t2 и на высоте h1 еще от t2 до t0. получим:

Δpепр=β*g*[hIII*(tг-t3)+ hII*(tг-t2)+ h1*(tг-t0)],

Учитывая, что tг-t3=Δtпр3=Qа/(с*Gст) и т. д., найдем,

Δpепр=(β*g/(c*Gст))*(hIII*Q3+hII*Q2+hI*Q1),

В общем виде при N отопительных приборах

Δpепр=(β*g/(c*Gст))*Σ1N(Qi* hi),

где Qihi - произведение тепловой мощности i-ro прибора на вертикальное расстояние от его условного центра охлаждения до центра нагревания воды в системе.

Пример. Для трехэтажного стояка на рис IV 32, а тепловая мощность отопительных приборов составляет• Q3=1163 Вт, Q2=930 Вт, Q1=1396 Вт; высота h3=h2=3 м, h1=2 м, температура воды tг=95°C, to=70°C, β=0,64 кг/(м3 К). Требуется определить естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах:

1 Расход воды в стояке составит:

Gст=Qст/(c*Δtст)=(3,6(1163+930+1396))/(4,187(95+70))=120 кг/ч.

2 Температура воды на участках стояка будет равна:

t3=tг-(Q3/(c*Gст))=95-((3,6*1163)/(4,187*120))=86,7˚С,

t2=tг-((Q3+ Q2)/(c*Gст))=95-((3,6*(1163+930))/(4,187*120))=80˚С,

3. Естественное циркуляционное давление будет равно:

Δpепр=β*g*[h3*(tг-t3)+h2*(tг-t2)+h1*(tг-t0)]=0,64*9,81*[3*(95-86,7)+3*(95-80)+2*(95-70)]=753,4 Па(76,8 кгс/м2).

4. Естественное циркуляционное давление при hIII=h3+h2+h1=8 м и hII=h2+h1=5 м:

Δpепр=(β*g/(c*Gст))*Σ1N(Qi* hi)=((0,64*9,81)+(4,187*120))*(1163*8+930*5+1396*2)*3,6=753,4 Па (76,8 кгс/м2).

б) Система отопления с замыкающими участками. Расчетная схема системы изображена на рисунке. Очевидно, что при равных тепловой мощности отопительных приборов и начальной температуре расход и температура воды на участках как стояка с замыкающими участками, так и проточного стояка одинаковы.

Однако в рассматриваемой системе температура и плотность воды изменяются не только в отопительных приборах (условные центры охлаждения - кружки внутри контура приборов), но и в точках стояка (черные точки на рисунке), где смешивается вода, подтекающая из прибора и из замыкающего участка.

Естественное циркуляционное давление в вертикальной однотрубной системе с замыкающими участками при верхней разводке равняется:

Δpепр=g*[(h3*(ρ3г))+(h2*(ρ2г))+(h1*(ρ0г))].

Некоторое различие в величине естественного циркуляционного давления определяется тем, что h1>h’1 на 0,5 hпр.

В данном случае высота hi определяется вертикальным расстоянием от центра нагревания до центра охлаждения в стояке, т. е. до той точки, где в стояке изменяется температура воды.

В стояке с замыкающими участками имеются также так называемые малые циркуляционные кольца у каждого отопительного прибора, образованные подводками к прибору и замыкающим участком. Так как уровни расположения центра охлаждения в приборе и соответствующего центра охлаждения в стояке отличаются на 0,5hпр, то в малом циркуляционном кольце возникает собственное естественное циркуляционное давление. Величина его определяется по рисунку (в заштрихованной части прибора вода имеет температуру tвых, в замыкающем участке tвx):

Δpемал=g*(hпр/2)*(ρвых-ρвх),

где рвых и рвх — плотность воды соответственно при температуре tвых и tвx (для прибора третьего; этажа на рисунке tвx=tг, tвых<t3).

Можно также определить естественное циркуляционное давление в малом циркуляционном кольце в другом виде как разность гидростатического давления по высоте прибора и замыкающего участка:
Δpемал=g*hпр*(ρсрзу),

где ρзу - плотность воды при ее температуре в замыкающем участке.

Следует отметить, что в параллельно соединенных участках малого циркуляционного кольца протекают два различных потока воды. Один поток с расходом Gпр, передавая через прибор в помещение тепло Qпр, охлаждается до температуры tвых. Другой в количестве Gзy=Gст-Gпр сохраняет свою температуру, равную tвх. В точке смешения этих двух потоков один из них несколько нагревается (вода из прибора), второй охлаждается (вода из замыкающего участка). Поэтому температуру воды в участках стояка (например, t3) часто называют температурой смеси.

Естественное циркуляционное давление в малом циркуляционном кольце при движении воды в стояке сверху вниз способствует возрастанию расхода воды в приборе или, как принято говорить, увеличению затекания воды в отопительный прибор.


Похожие материалы:
Новые материалы:
Предыдущие материалы:

 

Вы можете добавить комментарий:


Поиск по сайту:
Чаще всего читают статьи:
Полезная информация:
Популярные статьи: