Расчет трубопроводов систем водяного отопления
1. Определение расхода теплоносителя
Расход теплоносителя должен обеспечивать транспортировку необходимого количества теплоты к отопительным приборам.
Расход определяется по формуле:
«`
G = Q / (c Δt)
«`
где:
G — расход теплоносителя, кг/с
Q — тепловая нагрузка, Вт
c — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·°С)
Δt — разница температур теплоносителя на входе и выходе из системы, °С
2. Определение диаметра трубопровода
Диаметр трубопровода выбирается исходя из расчетного расхода теплоносителя и допустимой скорости его движения.
Для стальных труб скорость теплоносителя должна быть не более 0,6 м/с, для медных и пластиковых труб — не более 1,5 м/с.
Диаметр трубопровода определяется по формуле:
«`
d = √(4 G / (π v))
«`
где:
d — внутренний диаметр трубопровода, м
π — число пи (3,14)
v — скорость теплоносителя, м/с
3. Определение гидравлического сопротивления трубопровода
Гидравлическое сопротивление трубопровода зависит от его длины, диаметра, шероховатости материала и расхода теплоносителя.
Сопротивление определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:
«`
f = (λ l v^2) / (2 g d)
«`
где:
f — гидравлическое сопротивление, Па
λ — коэффициент трения
l — длина трубопровода, м
g — ускорение свободного падения, м/с²
4. Подбор насоса
Насос должен создавать напор, достаточный для преодоления гидравлического сопротивления трубопровода и обеспечения циркуляции теплоносителя.
Напор насоса определяется по формуле:
«`
H = f + Δz
«`
где:
H — напор насоса, м
Δz — разность высот между верхней и нижней точками системы, м
5. Определение потерь давления в трубопроводе
Потери давления в трубопроводе определяются по формуле:
«`
ΔP = f l v^2 / (2 d ρ)
«`
где:
ΔP — потери давления, Па
ρ — плотность теплоносителя, кг/м³
6. Проверка трубопровода на прочность и коррозионную стойкость
Трубопровод должен выдерживать расчетное давление и быть стойким к коррозии в условиях эксплуатации.
Проверка прочности проводится по формуле:
«`
σ = P d / (2 t)
«`
где:
σ — напряжение в стенке трубопровода, Па
P — расчетное давление, Па
t — толщина стенки трубопровода, м