Методы гидравлических расчетов системы парового отопления.

Паропроводы низкого Р:При движении пара по длине участка его количество уменьшается вследствие попутной конденсации, снижается также его плотность из-за потери давления. Снижение плотности сопровождается увеличением объема пара к концу участка, что приводит к возрастанию скорости движения пара.В системе низкого давления при давлении пара 0,005— 0,02 МПа эти сложные процессы вызывают практически незначительные изменения параметров пара. Поэтому при­нимают расход пара постоянным на каждом участке, а плотность пара постоянной на всех участках системы.Расчет начинают с ветви паропровода наиболее неблаго­приятно расположенного отопительного прибора, каковым является прибор, наиболее удаленный от котла.

В системах низкого и повышенного давления во избежа­ние шума установлена предельная скорость пара: 30 м/с при движении пара и попутного конденсата в трубе в одном и том же направлении, 20 м/с при встречном их движении.

Для ориентации при подборе диаметра паропроводов вычисляют, как и при расчете систем водяного отопления, среднее значение возможной удельной линейной потери давления R_ср по формуле

где р_п — начальное избыточное давление пара, Па; ål _пар — общая длина участков паропровода до наиболее удаленного отопительного прибора, м.

Для преодоления сопротивлений, не учтенных при рас­чете или введенных в систему в процессе ее монтажа, остав­ляют запас давления до 10% расчетной разности давления, т. е. сумма линейных и местных потерь давления по основ­ному расчетному направлению должна составлять около

0,9 (P _п — P _пр).

После расчета ветви паропровода до наиболее неблаго­приятно расположенного прибора переходят к расчету вет­вей паропровода до других отопительных приборов. Этот расчет сводится к увязке потерь давления на параллельно соединенных участках основной (уже рассчитанной) и второстепенной (подлежащей расчету) ветвях.

При увязке потерь давления на параллельно соединен­ных участках паропроводов допустима невязка до 15%. В случае невозможности увязки потерь давления применя­ют дросселирующую шайбу. Диаметр отверстия дросселирующей шайбы d_ш, мм, определяют по формуле

D _ш =0,92(Q ² _уч / D р_ш)^0,25,                      

где Q²_уч — тепловая нагрузка участка, Вт; Dр_ш — излишек дав­ления, Па, подлежащий дросселированию.

Шайбы целесообразно применять для погашения излиш­него давления, превышающего 300 Па.

Расчет паропроводов систем повышенного и высокого давления проводят с учетом изменения объема и плотности пара при изменении его давления и уменьшения расхода пара вследствие попутной конденсации.

Гидравлический расчет выполняют по способу приве­денных длин, который применяется в том случае, когда линейные потери давления являются основными (около 80%), а потери давления в местных сопротивлениях сравни­тельно малы. При расчете линейных потерь давления в паропроводах используют табл. II. 6 из Справочника проектировщика составленную для труб с эквивалентной шероховатостью внутренней поверхности к_э=0,2 мм, по которым перемеща­ется пар, имеющий условно постоянную плотность 1 кг/м³ [избыточное давление такого пара 0,076 МПа, температура 116, 2 °С, кинематическая вязкость 21*10^-6 м²/с]. В табли­цу внесены расход G, кг/ч, и скорость движения w _, м/с, пара. Для подбора диаметра труб по таблице вычисляют среднее условное значение удельной линейной потери дав­ления

где р_ср — средняя плотность пара, кг/м³, при среднем его давлении в системе 0,5 (P _п — P _пр); остальные пояснения даны к формулам (9.11) и (9.13).

По вспомогательной таблице получают в зависимости от среднего расчетного расхода пара условные значения удельной линейной потери давления R_усл и скорости движения пара w_усл. Переход от условных значений к действительным, соответствующим параметрам пара на каждом участке, делают по формулам

R=R_усл/ r _{ср. уч};   w = w _усл / r _{ср. уч}          

где Рср.уч — действительное среднее значение плотности пара на участке, кг/м³; определяемое по его среднему давлению на том же участке.

Действительная скорость пара не должна превышать 80 м/с (30 м/с в системе повышенного давления) при движе­нии пара и попутного конденсата в одном и том же направ­лении и 60 м/с (20 м/с в системе повышенного давления) при встречном ихдвижении.

Итак, гидравлический расчет проводится с усреднением значений плотности пара на каждом участке, а не в целом для системы, как это делается при гидравлических расчетах систем водяного отопления и парового отопления низкого давления.

Потери давления в местных сопротивлениях, составляю­щие всего около 20% общих потерь, определяют через эк­вивалентные им потери давления по длине труб. Эквива­лентную местным сопротивлениям, дополнительную длину трубы находят по формуле

L_экв=åx (d_в/l)       

Значения d_в/l   приведены в табл. II.7 в Справочнике проектировщика. Видно, что эти значения должны возра­стать с увеличением диаметра труб.Общие потери давления Dр_уч на каждом участке паро­провода с учетом эквивалентной длины определяют по фор­муле

Dр_уч=R (L+L_экв)=RL_прив, 

где L_прив=L+L_экв — расчетная приведенная длина участка, м, включающая фактическую и эквивалентную местным сопротивле­ниям длины участка.

Для преодоления сопротивлений, не учтенных при рас­чете по основным направлениям, принимают запас не менее 10% расчетного перепада давлений. При увязке потерь давления в параллельно соединенных участках допустима, как и при расчете паропроводов низкого давления, невязка до 15%.

В системах высокого давления в большинстве случаев гидравлический расчет паропроводов выполняют после расчета конденсатопроводов, в результате которого опре­деляется давление перед отопительными приборами р_пр (с проверкой его допустимости по температуре t_п). Далее, если известно начальное давление пара p_п в распределительном коллекторе, расчет паропроводов делают как ука­зано выше. Если же давление p_п не задано, то его находят, проводя расчет по предельно допустимой скорости движения пара.