ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ.

Сеть горячего водоснабжения представляет собой разветвлённую (древовидную) систему, состоящую из основной магистрали и боковых ответвлений к ней, Гидравлический расчёт заключается в определении диаметров:

· подающих и циркуляционных трубопроводов основной магистрали и ответвлении;

· потерь давления в подающих и циркуляционных трубопроводах сети;

· давлений в узловых точках подающих трубопроводов сети горячего водоснабжения.

В основе методики расчёта лежит правило гидравлического расчёта параллельных трубопроводов: потери давления на параллельных участках одинаковые, а общий расход равен сумме расходов на параллельных участках. Таким образом, цель гидравлического расчёта заключается в том, чтобы подобрать гидравлическое сопротивление участка, соответствующее необходимому расходу горячей воды. Сопротивление обеспечивается подбором диаметров труб.

В процессе эксплуатации на стенках труб горячего водоснабжения образуются отложения из продуктов коррозии и накипи. Вследствие этого уменьшается проходное сечение трубопровода и увеличивается шероховатость. Экспериментальные исследования показали, что в среднем по подающим трубопроводам горячего водоснабжения сопротивление увеличивается в пять-восемь раз, а по циркуляционным трубопроводом в два-три раза. По результатам испытаний рекомендовано вводить в формулу для расчёта потерь давления поправочный коэффициент ) , учитывающий увеличение потерь давления в процессе эксплуатации.

2.1 Расчёт требуемых давлений в основании секционных узлов горячего водоснабжения (на вводах в здание)
Давление в узловых точках сети трубопроводов горячего водоснабжения складываются из статической составляющей (требуемое давление на вводах в здания) и динамической составляющей (потери давления в трубопроводах). Статическое давление необходимо поддерживать в основании секционного узла (или на вводе в здание при схеме без секционных узлов) для обеспечения нормальной подачи горячей воды к наиболее высокой водоразборной точке.

Рассчитывается потребное давление по требуемому напору с использованием формулы:

(2.1)

где -требуемое давление, Па;

- плотность горячей воды;

g - ускорение свободного падения;

требуемый напор в основании секционного узла, м.

Требуемый напор в основании секционного узла определится как:

(2.2.)

где разность геодезических отметок секционного узла и оси напорного патрубка повысительного насоса (разность геодезической отметки на вводе в здание и геодезической отметки на выходе из центрального теплового пункта (ЦТП)), м (значение принимается по генеральному плану застройки микрорайона на консультации у преподавателя — руководителя курсового проектирования); при укрупнённых расчётах можно принимать ;

геометрическая высота от основания секционного узла (ввода в здание) до наиболее высоко расположенной водоразборной точки, м (при укрупнённых расчётах принимается равной высоте здания Н);

-потери напора в подающих трубопроводах секционных узлов, м;
-потери напора в квартирных подводках и свободный напор, м.

Ориентировочно можно принимать:
свободный напор =8 м;

• в секционных узлах трёх, четырёх и пяти этажных зданий = 5,15 м;
• в секционных узлах девяти и десяти этажных зданий =7, 2 м;
• в секционных узлах общественных зданий =(3... 6) м.

Для секционного узла 1-11:

Для секционного узла 1-10:

Для секционного узла 1-12:

Для секционого1-13:

Для секционного узла 1-8:

Таблица 2.1 - Требуемые давления в основании секционных узлов

Номер здания								jp,кПа/м
3 этажей(1-11)	3	1,5	5.15		23.65	205.564	85	1288
4этажа (1-10)	12	1,5	5.15	8	26.65	231.405	80	1279
5 этажей (1-12)		1,5	5,15		30.01	260.580		673
5 этажей (1-13)		1,5	5.15		30.01	260.580
Детский сад (1-8)		1,5	7.2		25.5	221.419

2.2 Выбор основной магистрали подающего трубопровода системы горячего водоснабжения.
Выбор основной магистрали трубопровода системы горячего водоснабжения производится по величине удельных потерь давления на каждой ветке. За главную магистраль принимается та, для которой удельные потери ip имеют минимальное значение. Удельные потери определяются для дальнего секционного узла каждого здания по формуле:

(2.3)

где удельные потери давления, Па/м;

- потери давления в подающем трубопроводе в режиме водоразбора, Па;

-коэффициент, учитывающий местные потери, принимается = 0.2;
экспериментально установленная величина превышения фактических потерь давления над расчётными, принимается =3;

-сумма длин участков от повысительного насоса до рассматриваемого секционного узла, м.
Если потери давления в подающем трубопроводе в режиме водоразбора неизвестны, то можно принимать максимально возможное значение перепада давления в сети:

(2.4)

где - максимально допустимое давление в магистральном трубопроводе (рабочее давление труб и арматуры), Па.

Наиболее слабым элементом системы горячего водоснабжения является водоразборный прибор с рабочим давлением до 6ООкПа, поэтому можно принимать = 600 кПа,

Для участка 1- 11:

Для участка 1-10:

Для участка 1- 12:

Для участка 1- 13:

Для участка 1-8:

Таким образом, выбираем главную магистраль по самым наименьшим удельным потерям. Главная магистраль — от насоса до узла 13.

2.3 Расчёт расхода теплоносителя на горячее водоснабжение

Расчётные расходы теплоносителя на горячее водоснабжение у потребителей вычисляются по формуле:

(2,5)

где G – расход теплоносителя на горячее теплоснабжение у потребителей, кг/ч;

Q – расчетный тепловой поток, Вт;

с – теплоемкость воды с=4.187 кДж/ ();

- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температуры воды, °

- температура воды после параллельно включенного водоподогревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды, ;

(2.6)

Значение тепловых потоков на отопление и вентиляцию в зданиях вычисляются по формулам (1.1), (1.2).

Для 3-х этажного здания (уч.1-11)

Для 4-ти этажного здания (уч 1-10)

Для 5-ти этажного здания (уч.1-12)

Для 5-ти этажного здания (уч.1-13)

Для детского сада (уч.1-8):

2.4 Определение диаметра участка трубопровода

Условный диаметр участка трубопровода определяется по формуле:

(2.7)

где - условный диаметр участка трубопровода, м;

- при эквивалентной шероховатости, выбирается по таблице в методическом пособии в зависимости от абсолютной эквивалентной шероховатости цилиндрической стенки трубы ;

- расход теплоносителя на j – том участке, кг/ч;

- удельные потери на j – том участке, Па/м.

На основании материалов гидравлических испытаний тепловых сетей и водопроводов рекомендуется в расчётах для условий нормальной эксплуатации водяных сетей принимать м.

Для участка 1-11:

Для участка 1-10:

Для участка 1-12:

Для участка 1-13:

Для участка 1-8:

Условный диаметр участка трубопровода следует уточнить по табличным данным в приложении Б (справочном) методического материала.

2.5 Расчет скорости теплоносителя

Скорость теплоносителя определяется по формуле:

(2.8)

где V – скорость теплоносителя, м/с;

- расход теплоносителя на j – том участке, кг/ч;

- наружный диаметр трубы на j – том участке, м;

- длина j – того участка, м;

Для участка1-11:

Для участка 1-10:

Для участка 1-12:

Для участка 1-13:

Для участка 1-8:

2.6 Гидравлический расчет основной магистрали подающего трубопровода в режиме водоразбора

Расчет проводят в обратном направлении, то есть, начиная с самого дальнего секционного узла здания и до центра теплового пункта (ЦТП). Потери давления на j-м участке определяются по формуле:

(2.9)

где - потери давления на j-том участке, Па;

- удельные потери давления на j-м участке, Па/м;

- поправочный коэффициент, учитывающий потерю давления в процессе эксплуатации, =1.

Удельные потери определяются по таблицам гидравлического сопротивления трубопроводов горячего водоснабжения, в зависимости от скорости теплоносителя и диаметра труб. Таблицы приведены в приложений Б (справочном) методического пособия.

Суммарные потери давления на главной магистрали подающего трубопровода определяется как:

(2.10)

где - суммарные потери давления на главной магистрали, Па;

Расход воды на участках подающего трубопровода с циркуляцией определяется по формуле:

(2.11)

где - расход воды на участках подающего трубопровода с циркуляцией, л/с;

- укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение для одного человека, проживающего в здании, Вт;

- коэффициент учитывающий работу циркуляционного насоса, выбирается из таблицы методического пособия.

При расчете следует соблюдать условия: скорость воды не должна превышать 1.5 м/с;

Суммарные потери давления не должны превышать 100 кПа; минимальнай диаметр трубопроводов наружных сетей ; диаметр трубопровода может меняться только в узлах трубопроводов.

Участок 1-11:

Участок 1-10:

Участок 1-12:

Участок 1-13:

Участок 1-8:

Полное давление в узле магистрали определяется сложением требуемого давления в основании наиболее удаленного от повысительного узла до рассматриваемой точки.

(2.12)