Главная » 2011 » Декабрь » 23 » Гидравлический расчет потерь давления в трубопроводах. Уравнение Бернулли.
Гидравлический расчет потерь давления в трубопроводах. Уравнение Бернулли.
21:57
Потери давления на участках трубопроводов. Движение воды в трубопроводах происходит от сечений с большим давлением к сечениям с меньшим давлением. Давление теряется на преодоление сопротивления трения по длине труб и местных сопротивлений. В системах водяного отопления доля потерь на трение и в местных сопротивлениях примерно одного порядка, поэтому их необходимо одинаково полно учитывать,в гидравлическом расчете. В системе отопления вода циркулирует по замкнутому контуру. Согласно уравнению Бернулли, разность давлений на протяжении произвольного контура трубопровода системы должна быть равна сумме гидравлических потерь на трение и в местных сопротивлениях. Коэффициент характеризует гидравлические особенности различных местных сопротивлений и выражен, как это следует из формулы (У.28), в единицах динамического давления. Обычно значение коэффициента местного сопротивления относят к динамическому давлению подходящего к нему потока. Если в местном сопротивлении поток на своем пути меняет сечение, то значение коэффициента местного сопротивления относят к динамическому давлению потока в наименьшем сечении. В местных сопротивлениях, расположенных на стыке участков трубопроводов (проход через тройник, крестовину), значение коэффициента местного сопротивления относят к динамическому давлению потока на участке с меньшим расходом. В прил. 8 даны значения коэффициентов местных сопротивлений для различных элементов систем отопления. Численные значения коэффициентов, особенно для тройников и крестовин, зависят от абсолютных и относительных значений расходов проходящих потоков и диаметров труб, поэтому приведенные в приложении данные являются приближенными. Их достаточно надежно можно использовать для расчета двухтрубных систем и магистральных участков однотрубных систем. Для расчета стояков однотрубных систем отопления следует пользоваться более полными и точными данными, приведенными в справочной литературе по отоплению. Часть трубопровода системы, в пределах которой расход теплоносителя, а также диаметр трубы остаются неизменными, называют участком. На участке может быть несколько местных сопротивлений. Общие гидравлические потери давления ^pi в пределах расчетного участка м равны: Циркулирующие в системе отопления потоки последовательно проходят ряд участков. Потери давления на последовательно соединенных участках Ар равны сумме потерь давления на отдельных участках: Трубопроводы системы отопления образуют ряд связанных между собой параллельных колец; в отдельных точках системы потоки расходятся, а в других сходятся, образуя как бы полукольца одного замкнутого контура. Перепады давлений, под влиянием которых происходит движение воды по каждому из полуколец между общими точками деления и слияния, будут одинаковыми. Так будет в изотермических условиях. На отдельных участках системы отопления температура воды может быть разной, вследствие чего возникают дополнительные гравитационные давления, которые также расходуются на трение и в местных сопротивлениях трубопроводов. В неизотер]нических условиях потери давления на параллельных ответвлениях между точками деления и слияния также будут равны между собой, но в этом равенстве необходимо учесть указанные дополнительные гравитационные давления, возникающие на участках полуколец. Можно сформулировать общее правило: потери давления на полукольцах между общими точками с учетом дополнительных гравитационных давлений ровны между собой. На рис. У.б приведены две схемы системы отопления: тупиковая и с попутным движением воды в подающей и обратной магистралях. Схемы начерчены упрощенно, на них изображены только магистрали и стояки без нагревательных приборов, арматуры и пр. На примере этих схем и на основе сформулированного общего правила удобно записать уравнения увязки отдельных полуколец трубопроводов в системе, В тупиковой схеме в циркуляционном кольце стояков I и V потери на трение и в местных сопротивлениях на участке аг долж- ны равняться сумме потерь на участках аб., бв а вг. В схеме с по. путным движением в циркуляционном кольце стояков / и V сумма потерь на трение и в местных сопротивлениях на участках аг и гв дой!Жна равняться сумме потерь на участках аб и бе. Однако, пот скольку в обеих схемах вода по пути от котла к стояку V охлаждается больще, чем по пути от котла к стояку /, и, следовательно, соответствующие гравитационные давления Дре Для стояков / и У различны, расходуемое давление на рассматриваемых полукольцах трубопровода нужно записать в следующем виде: для тупиковой схемы Гравитационное давление на каждом из параллельных ответвлений будет определяться по общей формуле (У.5). В данном случае необходимо, чтобы для каждого рассмотренного контура трубопроводов плоскость отсчета высот положения отдельных точек нагрева или охлаждения на полукольцах была общей. Обычно удоб- но производить отсчет от плоскости, проходящей через точки деления или слияния потоков циркуляционных контуров. Рассмотренные положения определяют основные закономерности гидравлического режима движения теплоносителя в последовательно и параллельно соединенных участках трубопроводов систем отопления. Методика гидравлического расчета трубопроводов систем водяного отопления. Методика гидравлического расчета систем отопления основана на закономерностях циркуляции теплоносителя в системе трубопроводов и определяет последовательность проведения этого расчета. Обычгю задача состоит в определении диаметров на отдельных участках при заданных расходах и давлениях. Расчет начинают с определения располагаемого циркуляционного давления. Величину Дрр.ц определяют для систем с естественной циркуляцией или для насосных систем и систем, присоединенных к тепловой сети. Если система отопления присоединена непосредственно к тепловой сети или за установленным на вводе элеватором, то располагаемое давление может быть больше требуемого по расчету. В этом случае перепад давлений в системе заранее не ограничивают, а подбирают диаметры трубопроводов из условия предельно допустимых скоростей движения теплоносителя и возможной увязки гидравлических потерь давления по отдельным параллельным полукольцам системы.
Полученные таким образом потери давления определя от перепад давления, который должен быть оставлен в месте присоединения системы к тепловой сети. При расчете системы за главное {наиболее невыгодно расположенное в гидравлическом отношении) циркуляционное кольцо принимают то, для которого располагаемое циркуляционное давление на 1 м длины трубопровода оказывается наименьшим. В тупиковых схемах двухтрубных систем (см. рис. ¥.6, а) главным обычно оказывается циркуляционное кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка. Действительно, протяженность кольца 2/ для дальнего стояка наибольшая, а располагаемое давление Арр. ц для нижнего прибора наименьшее. Отношение Дрр ц/2/, определяющее давление на 1 м. длины, здесь будет наименьшим. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимает- ся кольцо, проходящее через дальний стояк. В схемах с попутным движением (см. рис. У.б, б) протяженность колец через приборы нижнего этажа для всех стояков при- близетельно одинаковая. В этом случае удобгю в качестве главного принимать кольцо, проходящее через нижний прибор (в двухтрубной системе),одного из средних наиболее нагруженных стояков. Именно этот стояк в схемах с попятным движением (в том числе и однотрубных систем) оказывается наиболее невыгодным в гидравлическом отношении.
Задача гидравлического расчета главного циркуляционного кольца состоит в подборе диаметров его отдельных участков таким образом, чтобы суммарные потери давления по кольцу были на 5—10% меньше величины расчетного давления.
Некоторый запас давления необходим на случай неучтенных а расчете гидравлических сопротивлений. Рассчитанное таким образом, главное циркуляционное кольцо принимается в дальнейшем расчете в качестве опорного для гидравлической увязки всех остальных колец системы. Все циркуляционные кольца системы как бы привязывают в гидравлическом отношении к главному кольцу. Для каждого циркуляционного кольца есть точки, общие с главным кольцом, где происходит деление или слияние потоков. Одно из полуколец между этими общими точками всегда составлено уже рассчитанными участками главного кольца. Задача состоит в подборе диаметров участков второго полукольца таким образом, чтобы гидравлические потери в них были (с учетом дополнительных гравитационных давлений) равны уже подсчитанным потерям давления между общими точками на участках главного циркуляционного кольца. При этом чем ближе значения тех и других потерь, тем лучше. Точно увязать потери давления в полукольцах не всегда удается, однако необходимо выдержать определенную величину невязки между ними. В системах водяного отопления СНиП допускают невязку до ± 15%. • Невязка между потерями давления в полукольцах, проходящих через приборы разных этажей стояков двухтрубных систем, нормами не ограничивается, так канона должна быть устранена при монтажной регулировке системы с помощью кранов двойной регулировки.
