Курсовая работа: Теплотехнический расчет

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерно технический институт

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Курсовая работа

по «Теплогазоснабжению и вентиляции»

Вариант №22

Выполнил студент:

Малинин М.С.

Группа 5ЭН-32

Принял преподаватель:

Никонова Е.Л.

Отметка о зачете:

Череповец 2007г

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

1. Теплотехнический расчет наружных ограждений………………………4

1.1 Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха……..4

1.2 Определение сопротивлений теплопередаче наружных ограждений.…4

2. Тепловая мощность системы отопления………………………………...10

2.1 Определение расчетных тепловых потерь через наружные ограждения..10

2.2 Определение общих потерь теплоты с учетом инфильтрации и теплопоступлений в помещение……………………………………………....17

2.3 Удельная отопительная характеристика здания……………………..…..20

3. Конструирование системы отопления…………………………………..21

4. Гидравлический расчет системы отопления……………………………22

5. Расчет отопительных приборов………………………………………….34

Заключение……………………………………………………………………...43

Список литературы……………………………………………………………..44

Введение.

Вследствие особенностей климата на большей части территории нашей страны человек проводит в закрытых помещениях до 80% времени. Для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим.

Тепловой режим в помещении, обеспечиваемый системой отоп­ления, вентиляции и кондиционирования воздуха, определяется в первую очередь теплотехническими и теплофизическими свойствами ограждающих конструкций. В связи с этим высокие требования предъявляются к выбору конструкции наружных ограждений, защи­щающих помещения от сложных климатических воздействий: резкого переохлаждения или перегрева, увлажнения, промерзания и оттаивания, паро- и воздухопроницания.

Задачей данного курсового проекта является проектирование системы отопления и подбор необходимого оборудования для семиэтажного жилого здания, строящегося в городе Воркута.

В проекте принимаем наиболее экономичную однотрубную проточно-регулируемую систему с нижней разводкой и П-образными стояками, присоединенную к тепловой сети при помощи элеватора.

1. Теплотехнический расчет наружных ограждений.

1.1 Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха.

· Внутренние метеорологические параметры:

Средние расчетные температуры:

Для жилой комнаты t_вн = +20 ^о С

Для кухни t_вн = +18 ^о С

Для санузлов t_вн = +25 ^о С

Для лестничной клетки t_вн = +18 ^о С

· Наружные метеорологические параметры:

Средние расчетные температуры:

Наиболее холодной пятидневки t_н.о. = -41 ^о С

Отопительного периода t_о.п. = -9.9 ^о С

· Продолжительность отопительного периода n_о = 299 сут.

1.2 Определение сопротивлений теплопередаче наружных ограждений.

Задача состоит в том чтобы определить требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀ ^тр , м² _* ⁰ С/Вт, в соответствии с требованиями СНиП II-3-79^* найти толщину слоя утеплителя при вычисленном требуемом сопротивлении теплопередаче, найти фактическое значение приведённого термического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, и коэффициента теплопередачи, Вт/м² С.

Сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции R₀ , должно быть больше или равно требуемому значению R₀ ^тр .

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀ ^тр определяется по большей из двух величин:

R_сг ^тр - требуемое сопротивление по санитарно гигиеническим нормам;

R_эн ^тр - требуемое сопротивление по энергосбережению.

R_сг ^тр , м² _* ⁰ С/Вт определяется по формуле СНиП II-3-79^*

,

где t_вн - характерная температура отапливаемого помещения, ⁰ С, принимаемая в соответствии с заданием, t_вн =20 ⁰ С.

t_н.о -расчётная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, ⁰ С, которая принимается по СНиП 2.01.01.- 82.

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по табл. 3^* СНиП ll-3-79^* .

n =1.0- для наружных стен и наружных перекрытий;

n =0.9- для чердачного перекрытия;

n =0.6- для перекрытий над не отапливаемым подвалом.

Dt_н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ⁰ С, принимаемый по табл.2^* СНиП II-3-79^* .

Dt_н =4 ⁰ С- для наружных стен и наружных перекрытий;

Dt_н =3 ⁰ С- для чердачного перекрытия;

Dt_н =2 ⁰ С- для перекрытий над не отапливаемым подвалом;

a_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/( м² _* ⁰ С).

a_в = 8,7 Вт/( м² _* ⁰ С);

· R_сг ^тр для наружной стены:

· R_сг ^тр для чердачного перекрытия:

· R_сг ^тр для перекрытий над не отапливаемым подвалом:

Далее определяем приведённое сопротивление теплопередаче по условиям энергосбережения. Для этого определяют ГСОП - градусо-сутки отопительного периода по формуле:

ГСОП = (t_вн – t_оп )n₀

где t_оп - средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха £ 8⁰ С; по СНиП 2.01.01.- 82, t_оп = -9.9⁰ С

n₀ - определяемая как продолжительность периода сут, со среднесуточной температурой наружного воздуха £ 8⁰ С по СНиП 2.01.01.- 82, n₀ = 299 сут.

ГСОП = (20 + 9.9)299=8940.1

Используя метод интерполяции определяем приведённое сопротивление теплопередаче R_эн ^тр , м² _* ⁰ С/Вт, пользуясь таблицей:

Сопротивление теплопередачи по условию энергосбережения

· Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для стены:

8000 = 2.4/1.163=2.06 м² _* ⁰ С/Вт

10000 = 2.8/1.163=2.4 м² _* ⁰ С/Вт

· Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для чердачного перекрытия:

8000 = 3.4/1.163=2.9 м² _* ⁰ С/Вт

10000 = 4.0/1.163=3.4 м² _* ⁰ С/Вт

· Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для перекрытия над не отапливаемым подвалом:

8000 = 3.4/1.163=2.9 м² _* ⁰ С/Вт

10000 = 4.0/1.163=3.4 м² _* ⁰ С/Вт

· Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для окон и балконных дверей:

8000 = 0.7/1.163=0.6 м² _* ⁰ С/Вт

10000 = 0.8/1.163=0.69 м² _* ⁰ С/Вт

Определяем теплопередачу ограждающих конструкций R₀ ^тр по большей из двух величин R_сг ^тр и R_эн ^тр :

· Для стен R₀ ^тр =2.22 м² _* ⁰ С/Вт

· Для чердачного перекрытия R₀ ^тр =3.14 м² _* ⁰ С/Вт

· Для перекрытий над не отапливаемым подвалом R₀ ^тр =3.14 м² _* ⁰ С/Вт.

· Для окон и балконных дверей R₀ ^тр =0.64 м² _* ⁰ С/Вт.

Суммарное сопротивление наружной стены R₀ , м² _* ⁰ С/Вт, определяется как сумма термических сопротивлений слоёв и сопротивлений теплоотдаче внутренней R_в и наружной R_н поверхностей по формуле:

a_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, равный 23 Вт/( м² _* ⁰ С), принимаемый по табл. 6^* СНиП ll-3-79^* ;

a_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, a_в = 8.7 Вт/( м² _* ⁰ С).

1- сухая штукатурка l_ш =0.19

2- кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе

l_к =0.7

3- теплоизоляционный слой (маты минераловатные) l_ут =0.064

4- кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе

l_к =0.7

5- цементно-песчаная штукатурка l_ц =0.76

Определяем толщину слоя утеплителя:

Принимая во внимание сортамент выпускаемых плит минераловатных принимаем =100 мм, толщина наружной стены тогда будет составлять 500 мм.

R_o ^ф =0.115+0.053+0.179+1.563+0.357+0.020+0.043=2.33

Рассчитаем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции.

К =1/R_o ^ф

K =1/2.33=0.43 Вт/м² К

Таким же способом определяем толщину слоя утеплителя для чердачного перекрытия.

1- Воздухоизоляционный слой в 3 слоя рубероида l_р =0.17

2- Выравнивающий слой цементно-песчаного раствора

l_р =0.76

3- утеплитель (пенополистерол) l_ут =0.05

4- Пароизоляционный слой битума l_б =0.27

5- железо-бетонная плита

Толщина чердачного перекрытия будет составлять 340 мм

R_o ^ф =0.115+0.118+0.026+2.8+0.037+0.127+0.43=3.653

Рассчитаем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции.

К =1/R_o ^ф

K =1/3.653=0.27 Вт/м² К

Определим толщину слоя утеплителя над не отапливаемым подвалом:

1- Доска деревянная (сосна поперёк волокон) l_р =0.29

2- Воздушная прослойка

3- утеплитель (пенополистерол) l_ут =0.05

4- железо-бетонная плита

Исходя из сортамента выпускаемых плит минераловатных принимаем =130 мм, толщина перекрытия над подвалом тогда будет составлять 340мм.

R_o ^ф =0.115+0.043+0.138+0.16+0.127+2.6=3.183

Рассчитаем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции.

К =1/R_o ^ф

K =1/3.183=0.31 Вт/м² К

2.Тепловая мощность системы отопления.

2.1Определение расчетных тепловых потерь через наружные ограждения.

Тепло потери через наружные ограждения определяются по формуле:

Q=F(t_вп -t_н )(1+Sb)n/R,

где F - расчетная площадь ограждающей кон­струкции, м² ;

R₀ - сопротивление теплопередаче ограж­дающей конструкции, м² _* ⁰ С/Вт.

t_вп - расчетная температура воздуха, ⁰ С, в помещении.

t_н - расчетная температура наружного воз­духа для холодного периода года.

β- коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.

Тепло потери на ориентацию по сторонам горизонта вертикальных поверхностей ограждения являются дополнительными и учитываются следующей процентной добавкой к основным тепло потерям:

- север – 10%

- запад, восток – 5%

- юг – 0%

Также при расчетах учитываем следующие потери тепла путем введения на них процентной добавки:

угловая комната – 5%

n- коэффициент, принимаемый в зависи­мости от положения наружной повер­хности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху принимаемый по СНиП II-3-79*.

Пример расчета теплопотери комнаты 101:

Поскольку это жилая комната, то внутренняя температура 18⁰ С но т.к. помещение угловое прибавляем 2⁰ С и получаем t_вп =20⁰ С.

Общие потери тепла будут состоять из следующих частей:

· потери через несущую стену, ориентированную на север.

Площадь стены высчитываем с учетом привязки главных осей и вычитаем площадь окна:

F= 3.610*3.34-1.2*1.5= 10.26 м²

Сопротивление теплопередаче ограж­дающей конструкции для внешней стены равно .

t_вн -t_н =22 - (-41)= 63⁰ С

Для стены коэффициент n =1.0

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0.15, т.к. стена выходит на север(b=0.10) и помещение угловое(b=0.05).

Далее находим потери теплоты через несущую стену по формуле:

Q=F(t_вп -t_н )(1+Sb)n/R

Q=10.26*(22-(-41))(1+0.15)*1/2.22=334.836 Вт

· потери через несущую стену, обращенную на запад.

Площадь стены высчитываем с учетом привязки главных осей:

F= 3.60*3.34 = 12.024 м²

Сопротивление теплопередаче ограж­дающей конструкции для внешней стены равно .

t_вн - t_н =22-(-41)=63⁰ С

Для несущей стены коэффициент n =1.0

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0.10, т.к. стена ориентирована на запад(b=0.05) и помещение угловое(b=0.05).

Далее находим потери теплоты:

Q=12.024*(22-(-41))(1+0.10)*1/2.22=378.756 Вт

· Потери через окно с двойным остеклением, ориентированное на север.

Площадь окна

F= 1,2 *1,5= 1.8 м²

Сопротивление теплопередаче окна с двойным остеклением равно

.

t_вн - t_н =22-(-41) = 63⁰ С

Для окна коэффициент n =1.0

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0.15, т.к. окно ориентировано на север(b=0.10) и находится в угловом помещении (b=0.05).

Далее находим потери теплоты:

Q=1.8*(22-(-41))(1+0.15)* 1/0.64=203.77 Вт

· Потери через пол над неотапливаемым подвалом.

Площадь пола с учетом привязки главных осей равняется:

F= 3.48*3.1= 10.79 м²

Сопротивление теплопередаче пола над не отапливаемым подвалом .

t_вн - t_н =22-(-41)=63⁰ С

Для пола коэффициент n =0.6

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0

Далее находим потери теплоты:

Q=10.79*(22-(-41))(1+0)*0.6/3.14=129.89 Вт

Основные потери помещения 101 будут равны ∑Q_i всех потерь через ограждения и потери через пол над не отапливаемым подвалом коридора 101б.

∑Q_i =∑Q₁₀₁ =334.836 + 378.756 + 203.77 + 129.89 + 27.5=1074.8 Вт

Расчеты остальных помещений сводятся в таблицы

Таблица 1

· Расчет основных потерь теплоты через лестничную клетку

2.2 . Определение общих потерь теплоты с учетом инфильтрации и теплопоступлений в помещение.

Потери теплоты Q, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха нужно определять учитывая 2 вида поступлений воздуха в помещение:

· Потери через неплотности в наружных ограждениях в результате действия теплового и ветрового давления;

Q_инф1 = 0,24*с*∑G(t_вн -t_н )k

Потери теплоты в результате дисбаланса между величинами воздухообмена по притоку и вытяжки.

Q_инф2 = 0,24*сLr_вн *(t_вн -t_н )k

В качестве расчётной принимаем большую из этих величин.с- коэффициент учитывающий еденицы измерения тепловой энергии, равный 1.163Вт

G- количество инфильтрирующего воздуха через ограждающие конструкции, определяемое формуле:

G=G^н *∑F

где G^н - нормативная воздухопроницаемость, G^н =6 кг/м² ч;

∑F- расчетная площадь окон и балконных дверей;

r_вн - плотность внутреннего воздуха, в нашем случае r_вн =1.2 кг/м³ ;

L — расход удаляемого воздуха, м³ /ч, не компенсируемый подогретым приточ­ным воздухом; для жилых зданий — удельный нормативный расход (L=3F_пл );

t_вн и t_н — расчетные температуры воздуха, ⁰ С, соответственно в помещении и наруж­ного воздуха в холодный период года;

k — коэффициент учета влияния встреч­ного теплового потока в конструкци­ях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплета­ми, 0,8 —для окон с двойным остеклением, 1,0 — для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными пе­реплетами и открытых проемов.

Пример расчёта общих потерь для помещения 101:

Принимаем температуру внутри комнаты 22⁰ С т.к. помещение угловое.

r_вн =1.2 кг/м³ ;

Площадь поверхности пола вычисляем по внутренним стенам помещения:

F= 2.8*3.0= 8,4м²

L=3F_пл =3*8,4=25.2м³

t_вн -t_н =22-(-41)=63⁰ С

Вычисляем потери по обеим формулам и принимаем большее значение:

Q_инф1 = 0,24*с*∑G(t_вн -t_н )k= 0.24*1.163*6*(2.25*2)*(22-(-41))*0.8 =189.91Вт

Q_инф2 = 0,24*сLr_вн *(t_вн -t_н )k=0.24*1.163*25.2*1.2*(22-(-41))*0.8 =425.41Вт

В качестве расчётной принимаем Q_инф2

Общие потери теплоты помещения определяются по формуле:

Q_пом =Q_осн +Q_инф -Q_быт

Q_быт =10F_пл = 10*8.4=84Вт

Q_пом =1260.1+425.41-84=1601.51 Вт

Расчеты остальных помещений сводятся в таблице:

Таблица 2

2.3. Удельная отопительная характеристика здания.

Удельная отопительная характеристика используется для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно планировочного решения здания, а также для ориентировочного расчета необходимого количества теплоты для отопления здания.

Q_ор - расчетные потери теплоты здания;

Q_ор = ∑Q_пол = 128648,59 Вт

V_н - объем здания по наружному обмеру;

V_н = 21,38*294=4381,04 м³

a- поправочный коэффициент учитывающий зависимость отопительной характеристики здания от расчетной температуры наружного воздуха t_н и для жилых зданий определяется по формуле:

3. Конструирование системы отопления.

При разработке системы отопления руководствуемся требованиями третьей главы СНиП II.04.05 – 91* “Отопление вентиляция и кондиционирование”.

Тепловой пункт размещают в подвале центральной части зданий.

В данном курсовом проекте разрабатывается однотрубная проточно-регулирующую систему водяного отопления с нижней тупиковой разводкой магистралей и П-образным стояком.

Магистральные трубопроводы системы отопления прокладываются в подвале на кронштейнах вдоль наружных стен здания.

Для обеспечения выпуска воздуха и спуска воды уклоны магистральных трубопроводов горячей и обратной воды должны быть не менее 0,002. Уклон магистралей обычно направлен в сторону теплового пункта.

Система отопления обычно состоит из нескольких отдельных ответвлений, подключённых к общей распределительной магистрали, что позволяет производить регулировку теплоотдачи разных частей системы и отключать их при необходимости ремонтных работ. Удаление воздуха в системе с нижней разводкой магистралей осуществляется через краны, устанавливаемые на отопительных приборах верхних этажей. В нижних точках разводящих трубопроводов и на стояке устанавливаются устройства для спуска воды. Присоединение системы отопления к тепловой сети осуществляется через элеватор.

В жилых зданиях применяются чугунные и стальные радиаторы, конвекторы и, при обосновании, отопительные панели. В данном курсовом проекте рекомендуется применять чугунные радиаторы.

Отопительные приборы размещают в нишах под окнами, если это невозможно - у наружных или внутренних стен. В угловых помещениях приборы размещают вдоль обеих наружных стен, в лестничных клетках отопительные приборы устанавливаются под лестничным маршем первого этажа, их присоединяют к отдельным стоякам системы отопления.

П-образные стояки системы отопления имеют подъемный и опускной участки. Подъемный участок прокладывают по помещениям с меньшими тепловыми нагрузками. Отопление ванных комнат осуществляется полотенце- сушителем, которое присоединяется с циркуляционным стояком системы горячего водоснабжения. На подводках к накопительным приборам для регулирования теплоотдачи устанавливают регулирующую арматуру.

4. Гидравлический расчет системы отопления.

Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления выполняется по методу характеристик сопротивления с постоянными перепадами температур воды в стояках.

Для гидравлического расчёта из всей системы отопления выбираем наиболее нагруженную ветвь. Её чертёж со всеми необходимыми данными представлен на расчётной схеме в масштабе 1:100.

В связи с тем, что для проектируемой системы отопления не задан определённый располагаемый перепад давлений, гидравлический расчёт начинаем с последнего по ходу горячей воды стояка 1.

Общая методика расчёта методом характеристик сопротивления:

· Определяем тепловые нагрузки всех стояков в системе отопления как сумму общих потерь теплоты отопительных приборов:

Для остальных стояков расчёт производится аналогичным образом:

· Определяем расходы воды по стоякам:

t_г - расчетная температура горячей воды в начале подающей

магистрали системы отопления, °С;

t_о - расчетная температура горячей воды на обратной магистрали системы отопления, °С;

β₁ - поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь, принимаемых к установке отопительных приборов, в нашем случае β₁ =1.02;

β₂ - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты, вызванные размещением отопительных приборов у наружных стен, для нашего случая β₂ =1.04;

Значения t_г и t_о принимаем из задания равными соответственно 95 и 70°С.

· Действительные потери давления в стояке рассчитывают по формуле:

- характеристика сопротивления стояка;

· В зависимости от принятого диаметра участка магистрали определяем его характеристику сопротивления:

А- удельное динамическое давление в трубопроводе;

L- длина участка трубопровода;

d- диаметр трубопровода;

l- коэффициент трения;

- сумма коэффициентов всех сопротивлений на участке;

· Потери давления на участке магистрали определяются по формуле:

· Располагаемый перепад давлений для второго стояка равен сумме потерь давления в стояке 1, в подающей и обратной магистрали:

· По известным значениям располагаемого перепада давления и расхода теплоносителя для второго стояка находим требуемую характеристику сопротивления для данного стояка.

· Задаемся диаметром второго стояка и определяем его действительную характеристику сопротивления. Она должна быть близка к требуемой характеристике сопротивления:

· По расходу воды и полученному значению действительной характеристики сопротивления второго стояка находим действительные потери давления во втором стояке. Невязка давлений располагаемого и действительного не должна превышать 15%:

· Общее гидравлическое сопротивление системы отопления высчитывается по формуле:

Расчет стояка 1

Руководствуясь данными табл. 1, принимаем диаметры стояка 1 и радиаторных узлов равными 20 мм.

Таблица 1

Данные для предварительного выбора однотрубных стояков водяного отопления

Определение полной характеристики сопротивления стояка 1 как суммы характеристик сопротивления:

а) 7 вертикальных этажестояков проточно-регулируемых систем в = 20 мм:

кгс/м² /(кг/ч)²

б) радиаторных узлов верхнего этажа:

кгс/м² /(кг/ч)²

в) прямых участков труб стояка d=20 мм общей длиной l =7,5+12+0,8=20,3м:

кгс/м² /(кг/ч)²

г) местных сопротивлений:

- вентиля на подающей магистрали с коэффициентом ξ=10

- пробкового крана на обратной магистрали с ξ=2

- отводов (4 шт.), гнутых под углом 90°, с ξ=1·4=4

- отступов от стояка к магистрали (2 шт.) с ξ=0,5·2=1

- тройников на проход горячей магистрали при G_пр /G_сб = 565,6/1052,7 = 0,53 с ξ=0,5

- тройников на проход обратной магистрали при G_пр /G_сб = 0,53 с ξ=3

Общая сумма составляет ∑ξ=20,5.

кгс/м² /(кг/ч)²

Таким образом, полная характеристика сопротивления стояка 1:

кгс/м² /(кг/ч)²

Действительные потери давления в стояке 1:

Расчет Ст2.

= 1896 кгс/м² G=487,1 кг/ч

Ориентировочный расчёт показывает, что сконструировать стояк 2 из труб одного диаметра так, чтобы его характеристика сопротивления соответствовала требуемой, нельзя. Поэтому конструируем стояк из следующих частей:

· подъёмного участка с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 20мм.

· опускной части с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 15мм.

Подъемная часть(d=20мм):

S₁ =6*3.15*10^-4 =18,9*10^-4 кгс/м²

радиаторный узел верхнего этажа с d=20мм: S₁₂ =1*1.46*10^-4 =1.46*10^-4 кгс/м²

Опускная часть(d=15мм):

S₂ =6*13.38*10^-4 =80,29*10^-4 кгс/м²

радиаторный узел верхнего этажа с d=15мм: S₂₂ =1*5.03*10^-4 =5.03*10^-4

кгс/м²

Прямые участки труб с d=15мм и d=20 мм:

S₃ = 0.8*2.89*10^-4 +0.8*0.59*10^-4 +0.49*2.89*10^-4 =8,45*10^-4 кгс/м²

Местные сопротивления:

для подъемной части(d=20мм):

Вентиль на подающей магистрали x=10

Отвод гнутый под углом 90⁰ (1): x=1-для d=20мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5

Внезапное сужение x=0.5;

по формуле , для труб с с d=20мм A=0.325*10^-4 кгс/м² , находим:

Для опускной части(d=15мм):

Пробковый кран на обратной магистрали x=3.5

Отвод гнутый под углом 90⁰ (1): x=1.5-для d=15мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5;

по формуле , для труб c d=15мм A=1.08*10^-4 кгс/м² , находим

Полная характеристика сопротивления Ст2

S_ст2 =(18,9+1.46+80,29+5.03+8,4+3.9+5.94) *10^-4 = 123,92*10^-4 кгс/м²

Расчет действительной потери давления для Ст2:

=∑S*G²

=123,92*10^-4 *487,1² =2940 кгс/м²

Невязка давлений

Расчет участка 2-3.

Принимаем диаметр участка d=25 мм

G= 1052,7 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 2-3:

А=0,125 *10^-4 кгс/м²

Расчет потери давления для участка 2-3:

=∑S*G²

Расчет участка 2’-3’.

Принимаем диаметр участка d=25 мм.

G= 1052,7 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 2^’ -3^’ :

Расчет потери давлений для участка 2^’ -3^’

Расчет Ст3.

G _ст3 =387,1 кг/ч

Перепад давлений (располагаемый) для Ст3:

Р_ст3 = 1896 +103,3+111,6= 2110,9 кгс/м²

Ориентировочный расчёт показывает, что сконструировать стояк 3 из труб одного диаметра так, чтобы его характеристика сопротивления соответствовала требуемой, нельзя. Поэтому конструируем стояк из следующих частей:

подъёмного участка с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 20мм.

опускной части с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 15мм.

Подъемная часть(d=20мм):

S₁ =6*3.15*10^-4 =18,9*10^-4 кгс/м²

радиаторный узел верхнего этажа с d=20мм: S₁₂ =1*1.46*10^-4 =1.46*10^-4 кгс/м²

Опускная часть(d=15мм):

S₂ =6*13.38*10^-4 =80,28*10^-4 кгс/м²

радиаторный узел с d=15мм: S₂₂ =1*5.03*10^-4 =5.03*10^-4 кгс/м²

Прямые участки труб с d=15мм и d=20 мм:

S₃ = 0.8*2.89*10^-4 +0.8*0.59*10^-4 +0.79*2.89*10^-4 =5.06*10^-4 кгс/м²

Местные сопротивления:

Для подъемной части(d=20мм):

Вентиль на подающей магистрали x=10

Отвод гнутый под углом 90⁰ (1): x=1-для d=20мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5

Внезапное сужение x=0.5;

по формуле , для труб с с d=20мм A=0.325*10^-4 кгс/м² , находим

Для опускной части(d=15мм):

Пробковый кран на обратной магистрали x=3.5

Отвод гнутый под углом 90⁰ (1): x=1.5-для d=15мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5;

по формуле , для труб c d=15мм A=1.08*10^-4 кгс/м² , находим

Полная характеристика сопротивления Ст3

S_ст3 =(18,9+1.46+80,28+5.03+5.06+3.9+5.94) *10^-4 = 120,57*10^-4 кгс/м²

Расчет действительной потери давления для Ст3:

=∑S*G²

=120,57*10^-4 *387,1² = 1806.6 кгс/м²

Невязка давлений

Расчет участка 3-4.

Принимаем диаметр участка d=32 мм.

G= 1439,8 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 3-4:

А=0.04 *10^-4 кгс/м²

Расчет потери давления для участка 3-4:

=∑S*G²

Расчет участка 3’-4’.

Принимаем диаметр участка d=25 мм.

G= 1439,8 кг/ч d=32мм

Расчет характеристики сопротивления на участке 3^’ -4^’ :

Расчет потери давлений для участка 3^’ -4^’

Расчет участка 4-5.

Принимаем диаметр участка d=40 мм.

G= 1859,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 4-5:

А=0.0235 *10^-4 кгс/м²

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=8

Расчет потери давления для участка 4-5:

=∑S*G²

Расчет участка 4’-5’.

Принимаем диаметр участка d=40 мм.

G= 1859,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 4^’ -5^’ :

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=8

Расчет потери давлений для участка 4^’ -5^’

=∑S*G²

Расчет участка 5-6.

Принимаем диаметр участка d=50 мм.

G= 2339,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 5-6:

А=0.0084 *10^-4 кгс/м²

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=7

Расчет потери давления для участка 5-6:

=∑S*G²

Расчет участка 5’-6’.

Принимаем диаметр участка d=50 мм.

G= 2339,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 5^’ -6^’ :

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=7

Расчет потери давлений для участка 5^’- 6

Гидравлический расчёт однотрубной системы с нижней разводкой при тупиковой схеме сети с постоянными перепадами температуры воды в стояках.

5. Расчет отопительных приборов.

Для поддержания в отапливаемом помещении расчетной температуры воздуха необходимо, чтобы количество теплоты, отдаваемой отопительными приборами и трубопроводами, равнялось тепловым потерям.

По заданию вид отопительных приборов - чугунные секционные радиаторы типа МС-140.

Пример расчёта отопительных приборов:

Радиатор находится в 102-м помещении

Т.к в помещении два радиатора, то для одного радиатора принимаем

Q_пом =1517,51/2=757,75 Вт

t_вн =18 ⁰ С

t_вх =95 ⁰ С

t_вых =70 ⁰ С

Температура на выходе из прибора:

t_вых =t_вх -Q_пом *β₁ *β₂ /(cαG_ст )

где t_вх - температура входа воды в этаже-стояк, °С .

Q_пом - тепловая нагрузка помещения, в состав которого входит рассчитываемый отопительный прибор, Вт;

G_ст - расход воды по стояку;

с - теплоёмкость воды, равная 1.163Вт;

a - коэффициент затекания, при установке кранов КРТ a = 1,0.

⁰ С

Средний температурный напор

Коэффициент теплопередачи отопительного прибора

,

где - коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе, при схеме движения теплоносителя ”снизу- вверх” для чугунных радиаторов определяется по формуле , в остальных случаях =1;

n,p,с- экспериментальные числовые показатели;

b- коэффициент учета атмосферного давления, для чугунных секционных радиаторов про р=760 мм. рт. ст. b=1.0;

k_ном - номинальный коэффициент теплопередачи, для отопительных приборов вида МС-140 k_ном =10.36 Вт/ч*м² *С

Теплоотдача трубопроводов:

,

где L_в , L_г – общие длины соответственно вертикальных и горизонтальных трубы, м;

q_в , q_г - теплоотдача 1 м соответственно вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м, определяемая по прил.8(стр.302) учебного пособия “Тепловой режим зданий’;

Теплоотдача прибора в отапливаемое помещение:

,

где β- коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи трубопроводов, в помещении при открытой прокладке труб β=0.9

Поверхность нагрева отопительного прибора:

Расчетное число секций:

,

где β₃ - коэффициент, учитывающий количество секций в приборе, для отопительных приборов вида МС-90 определяется по формуле:

,

где β₄ - коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора, при открытой установке β₄ =1.0

Получившееся число округляют до целого с учётом того ,что если оно превышает целое на 25% то число секций радиатора округляется в большую сторону.

=5

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта я приобрел навыки самостоятельного решения задач, связанных с проектированием систем центрального отопления зданий, а именно с теплотехническим расчетом наружных ограждений, определением тепловых потерь здания, конструированием систем отопления, гидравлическим расчетом системы отопления и расчетом отопительных приборов.

Список литературы

1. Методические указания к выполнению курсового проекта «Пример гидравлического расчёта однотрубных вертикальных систем центрального отопления», №6918

2. Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчет однотрубных вертикальных систем центрального отопления», №6918

3. Ерёмкин А.И., Королёва Т.И.

Учебное пособие «Тепловой режим зданий» Издательство ABC,2003.368с.

4. СНиП II-3-79^* «Строительная теплотехника»

5. СНиП 2.04.05-91* « Отопление вентиляция и кондиционирование СНиП 2.01.01-82 « Строительная климатология и геофизика »

6. СНиП 2.08.01-85* « Жилые здания »