Главная / Санитарно-технические устройства зданий / Отопление / Водяное отопление / Потеря давления на преодоление сопротивлений трения

Потеря давления на преодоление сопротивлений трения

Потеря давления на преодоление сопротивлений трения, отнесенная к 1 м длины трубы, называется гидравлическим уклоном i или удельной потерей давления R.

Первое из этих определений общепринято при расчете систем водоснабжения, второе — при расчете трубопроводов систем отопления, вентиляции и газоснабжения.

Потеря давления на трение определяется по формуле Дарси — Вейсбаха

Rl=λl/d*ω2ϒ/2g, или Rl= λl/d Hд,

где R — удельная потеря давления, отнесенная к 1 м длины трубы, в кг/м2;

l — длина участка трубы с постоянным расходом в м;

λ — безразмерный коэффициент трения, величина которого зависит от значения числа Рейнольдса (т. е. от характера движения потока), диаметра трубы, степени шероховатости ее стенок и физических свойств движущейся среды;

d — внутренний диаметр трубы в м;

ω — скорость движения среды в трубе в м/сек;

g — ускорение силы тяжести в м/сек2;

γ — удельный вес среды в кг/м3, для воды γ = 970 при t = 82,5°; для пара γ = 0,7 при давлении 0,2 кг/см2; для стандартного воздуха γ = 1,2 при t = 20°; для природного газа γ = 0,73 — 0,76 при t = 20° и барометрическом давлении 760 мм рт. ст.;

Hд — динамическое (скоростное) давление, которым обладает движущаяся среда.

Потеря давления на местные сопротивления определяется по формуле

z = ζ * ω2ϒ/2g, или z = ζHд

где ζ — безразмерный коэффициент, характеризующий данное местное сопротивление.

Местные сопротивления многочисленны по наименованиям и различны по значениям коэффициентов, поэтому здесь приводятся только некоторые из них:

радиатор 2,0
тройник проходной 1,0
тройник «ответвление» (или поворот) 1,5
крестовина проходная 2,0
кран пробочный (при d=15 и 20 мм) 2 — 4
винтель с прямым шпинделем (при d= 15 и 20 мм) 10 — 16

Потери давления на преодоление местных сопротивлений и сопротивлений трения примерно одинаковы при насосном водяном отоплении и паровом отоплении низкого давления. В воздуховодах местные сопротивления превышают в несколько раз сопротивления трения.

Определение удельной потери давления производится по специальным расчетным таблицам или номограммам.

На рисунке ниже приведены такие номограммы для расчета водогазопроводных труб систем водяного и парового отопления и труб из кровельной стали (воздуховодов) систем воздушного отопления и вентиляции.


Номограммы для расчета труб

Номограммы для расчета труб

а — водяного отопления; б — парового отопления; в — воздушного отопления и вентиляции.


Эти три номограммы построены по формуле Дарси — Вейсбаха, поэтому одинаковы по своему начертанию. Так как они здесь предназначены только для учебных целей, то охватывают незначительный расчетный диапазон.

Каждой такой номограммой связаны четыре расчетных параметра:

  • расход, выраженный количеством воды (а кг/ч)* для водяного отопления, количеством тепла (в ккал/ч) для парового отопления, количеством воздуха (в м/ч) для воздушного отопления и вентиляции;
  • внутренний диаметр трубы или воздуховода;
  • удельная потеря давления, отнесенная к 1 м длины трубы, в кг/м2;
  • скорость движения среды (воды, пара, воздуха) в трубе в м/сек.

На оси абсцисс дан масштаб расходов, на оси ординат — масштаб удельной потери давления. На поле номограммы нанесены перекрещивающиеся линии скоростей и диаметров. Зная два любых расчетных параметра, одним из которых обычно является расход, можно определить два оставшихся.

Максимальные скорости движения воды в трубах системы насосного отопления принимаются от 0,5 м/сек (при диаметре в 15 мм) до 1,5 м/сек (диаметр 50 мм и более).

Для труб тех же диаметров наибольшие скорости движения пара низкого давления составляют 14 и 30 м/сек. В воздуховодах скорость воздуха не превышает 10 — 12 м/сек.

Энергия, расходуемая на преодоление гидравлических сопротивлений циркуляционного кольца системы водяного отопления, как и магистрали систем парового или воздушного отопления и вентиляции, сообщается:

воде — за счет гравитационных сил или действием центробежного насоса;

пару — за счет давления, приобретаемого им в котле;

воздуху — за счет сил гравитации или работы вентилятора в размере Н = Σ(Rl+z)1-n кг/м2, где n — количество участков циркуляционного кольца или магистрали.

При механическом побуждении движения в водяной системе отопления значение величины Н определяется технико-экономическими соображениями или задается нормами. Так, в частности, для жилых домов Н = 1000/1200 кг/м2 при питании системы от тепловой сети.

*С незначительной погрешностью можно считать в л/ч.

«Санитарно-технические устройства зданий»,
В.В.Конокотин

Основные расчеты систем водяного отопления

Основными расчетами систем водяного отопления, кроме подсчета теплопотерь, определяются площади нагревательных приборов и диаметров труб, питающих эти приборы. Площадь нагревательных приборов находится из выражения, общего для водяного и парового отопления:Fпр kпр (tпр-tв) = Qпр, где Fпр — площадь прибора или группы приборов (устанавливаемых в одном помещении) в м2; kпр — коэффициент теплопередачи прибора в ккал/м2*ч*°С,…

Понятие экм

Понятие экм упрощает теплотехнические расчеты, связанные с определением площади нагревательных приборов. Пересчет из экм в размеры конкретного нагревательного прибора не встречает затруднений. Пользуясь экм, легко дать сравнительную экономическую характеристику приборам различных типов, так как чем меньше будет вес прибора при его теплоотдаче, равной 435 ккал/ч (теплоотдача 1 экм), тем, следовательно, он окажется дешевле (меньший расход…

Устройство фундамента

При устройстве фундамента из рваного камня или из бетонных блоков балки располагаются непосредственно под кирпичной кладкой. Заделка проема производится пенобетонным боем на цементном растворе с последующей штукатуркой. В зданиях располагаются узлы управления (тепловой центр), для размещения которых отводится помещение площадью 12 — 15 м2 в техническом подполье или в подвальном этаже, используемом и для прокладки…

Подразделение систем

В зависимости от положения горячей магистрали системы подразделяются на системы с верхней разводкой, нижней и смешанной или поэтажной (на рисунке ниже положение — А и Б, Г и В). Смотрите рисунок и описание к нему ниже — Принципиальные схемы систем водяного отопления А — система с верхней разводкой и тупиковым движением воды; Б — система…

Применение гравитационных систем

Случаи применения гравитационных систем (за исключением квартирного отопления) редки. Современные системы водяного отопления осуществляются, как правило, с искусственным побуждением циркуляции воды за счет работы центробежного насоса с электроприводом, установленного в помещении котельной. Высокое давление, создаваемое насосом (3000 — 5000 кг/м2), обеспечивает большую скорость передвижения воды по трубам относительно малого диаметра (в сравнении с гравитационными системами),…