| |
Использование трубопроводов в системах кондиционирования и вентиляции
|
| |
В системах кондиционирования теплоноситель перемещается по трубопроводам. Необходимый диаметр труб зависит от расхода теплоносителя.
При движении теплоносителя по трубопроводу происходят потери давления из-за гидравлических сопротивлений: трения и местных сопротивлений. Поэтому для расчета трубопровода используют формулы гидравлики. Принципы гидравлического расчета не зависят
от вида теплоносителя, которым может быть вода, пар, хладагенты и т.д.
Наиболее распространенный метод расчета трубопроводов - метод удельных потерь давления. Этот метод состоит в раздельном подсчете потерь давления на трение и на местные сопротивления в каждом участке системы труб.
|
| ^ |
|
| |
Потери давления в трубопроводе на трение
|
| |
Потери давления на преодоление сил трения зависят от плотности и скорости течения теплоносителя, а также параметров трубопровода. Потери на трение Pтр измеряются в кг на кв.м. и рассчитываются по формуле:
Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,
где x - безразмерный коэффициент трения, l - длина трубы в метрах, d - диаметр трубы в метрах, v - скорость течения перемещаемой среды в м/с, y - плотность теплоносителя в кг/куб.м., g - ускорение свободного
падения (9,8 м/с2).
Коэффициент трения x определяется материалом и шероховатостью стенок трубы, а также режимом движения жидкости. Различают два режима течения: ламинарное и турбулентное.
Чтобы не рассчитывать каждый раз потери на трение в трубе, составлены таблицы гидравлических потерь в зависимости от диаметра труб и расхода жидкости. Они содержатся в справочниках проектировщика систем кондиционирования. Ниже приведена
таблица гидравлического расчета для обыкновенных стальных водогазопроводных труб (ГОСТ 3262-62), по которым движется вода. |
| ^ |
|
| |
Режимы течения жидкости
|
| |
- Ламинарное течение
Потоки жидкости перемещаются в направлении течения, без образования вихрей. Гидравлическое сопротивление трубопровода зависит только от скорости движения теплоносителя. При скоростях теплоносителя, не превышающих 1-2 м/с, можно для расчетов считать течение
ламинарным.
- Турбулентное течение
При повышении скорости течения теплоносителя возникает турбулентность течения. Кроме перемещения в направлении потока, струи жидкости завихряются. При этом гидравлическая шероховатость труб повышается, то есть сильно увеличивается сопротивление трения. Поэтому
при перемещении теплоносителя по трубопроводу нужно избегать турбулентностей.
|
| ^ |
|
| |
Потери давления в трубопроводе на местные сопротивления
|
| |
При изменении направления и скорости движения теплоносителя в трубопроводе системы кондиционирования возникают дополнительные сопротивления. Они называются местными и происходят в клапанах, отводах и т.п.
Потери давления на местные сопротивления на участке трубопровода рассчитываются по формуле:
Рмест = W* (v*v*y)/2g,
где v - скорость течения перемещаемой среды в м/с, y - плотность теплоносителя в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2), W - суммарный коэффициент местных сопротивлений на данном участке. Он определяется
опытным путем либо содержится в справочниках.
Потери давления на местные сопротивления Z ищут отдельно для каждого участка сети трубопровода.
- Сначала определяют суммарный коэффициент W для участка.
- Затем умножают на динамический напор теплоносителя (v*v*y)/2g.
Замечание: при расчете водяных систем можно воспользоваться упрощенной формулой: Рмест = 50W*v*v.
|
| ^ |
|
| |
Расчет общих потерь давления
|
| |
Общие потери давления складываются из действия трения и местных сопротивлений: Р = Ртр + Рмест.
- Определяем потери давления на самом нагруженном участке. Обычно это самый удаленный от источника тепло-или холодоснабжения участок трубопровода.
- Затем приравниваем потери давления в последующих ответвлениях к потерям на самом нагруженном участке. Допустимо расхождение до 10-15%.
- Складывая потери давления частей трубопровода, получим общие потери давления в трубопроводе системы кондиционирования.
|
| ^ |
|
| |
Таблица гидравлического расчета протекания воды по стальным трубам
|
| |
| Расход воды, л/с |
Скорость воды (м/с) - верхняя строка,
потери давления (мм на 1 м) - нижняя строка,
для труб с условным проходом (мм):
|
| 10 |
15 |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
70 |
80 |
100 |
| 0.05 |
0.47
91.5
|
0.29
28.8
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
| 0.1 |
0.95
325.5
|
0.59
100 |
0.31
21.1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
| 0.15 |
1.42
707
|
0.88
211 |
0.47
43.6 |
0.28
12.5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
| 0.20 |
1.89
1257
|
1.18
360 |
0.62
73.5 |
0.37
20.9 |
0.21
5.11 |
- |
- |
- |
- |
- |
| 0.25 |
2.37
1964 |
1.47
560 |
0.78
110.6 |
0.47
31.2 |
0.26
7.57 |
0.2
3.9 |
- |
- |
- |
- |
| 0.30 |
2.84
2829 |
1.77
807 |
0.94
155 |
0.56
43.4 |
0.31
10.5 |
0.24
5.4 |
- |
- |
- |
- |
| 0.35 |
3.31
3850 |
2.06
1078 |
1.09
206.4 |
0.65
57.5 |
0.37
13.8 |
0.28
7.1 |
- |
- |
- |
- |
| 0.40 |
- |
2.36
1435 |
1.25
265.6 |
0.75
73.5 |
0.42
17.5 |
0.32
9 |
- |
- |
- |
- |
| 0.45 |
- |
2.65
1816 |
1.4
336 |
0.84
91.3
|
0.47
21.6 |
0.36
11.1 |
0.21
3.1 |
- |
- |
- |
| 0.5 |
- |
2.95
2242 |
1.56
415 |
0.93
111 |
0.52
26.2 |
0.4
13.4 |
0.24
3.7 |
- |
- |
- |
| 0.6 |
- |
- |
1.87
597 |
1.12
156 |
0.63
36.5 |
0.48
18.6 |
0.28
5.2 |
- |
- |
- |
| 0.7 |
- |
- |
2.18
813 |
1.31
210 |
0.73
48.4 |
0.56
24.6 |
0.33
6.8 |
0.2
2.1 |
- |
- |
| 0.8 |
- |
- |
2.5
1062 |
1.5
274 |
0.84
61.9 |
0.64
31.3 |
0.38
8.6 |
0.23
2.62 |
- |
- |
| 0.9 |
- |
- |
2.81
1344 |
1.69
346 |
0.94
77 |
0.72
39 |
0.42
10.7 |
0.26
3.23 |
- |
- |
| 1 |
- |
- |
3.12
1660 |
1.87
428 |
1.05
93.6 |
0.8
47.2 |
0.47
12.9 |
0.29
3.89 |
0.2
1.6 |
- |
| 1.25 |
- |
- |
- |
2.34
688 |
1.31
143 |
0.99
71.4 |
0.59
19.4 |
0.36
5.79 |
0.25
2.4 |
- |
| 1.5 |
- |
- |
- |
2.8
962 |
1.57
206.3 |
1.19
100.3 |
0.71
27 |
0.43
8.03 |
0.3
3.36
|
- |
| 1.75 |
- |
- |
- |
- |
1.83
280.8 |
1.39
136 |
0.82
35.9 |
0.5
10.6 |
0.35
4.4 |
0.224
1.14 |
| 2 |
- |
- |
- |
- |
2.09
366.8 |
1.69
178 |
0.94
46 |
0.58
13.5 |
0.4
5.6 |
0.24
1.5 |
| 2.5 |
- |
- |
- |
- |
2.61
573.1 |
1.99
278 |
1.18
69.6 |
0.72
20.3 |
0.5
8.4 |
0.29
2.26 |
| 3 |
- |
- |
- |
- |
|
2.39
400 |
1.41
99.7 |
0.86
28.4 |
0.6
11.7 |
0.35
3.13 |
| 3.5 |
- |
- |
- |
- |
|
2.79
544 |
1.65
137 |
1.01
37.8 |
0.71
15.5 |
0.41
4.12 |
| 4 |
- |
- |
- |
- |
|
|
1.88
177 |
1.15
48.5 |
0.81
19.8 |
0.47
5.25 |
| 4.5 |
- |
- |
- |
- |
|
|
2.12
224 |
1.3
60.9 |
0.91
24.6 |
0.53
6.49 |
| 5 |
- |
- |
- |
- |
|
|
2.35
277 |
1.44
75.2 |
1.01
30 |
0.59
7.86 |
| 5.5 |
- |
- |
- |
- |
|
|
2.59
335 |
1.58
91 |
1.11
35.8 |
0.65
9.36 |
| 6 |
- |
- |
- |
- |
|
|
2.83
399 |
1.73
108.3 |
1.21
42 |
0.71
11 |
| 6.5 |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
1.87
127 |
1.31
49.3 |
0.77
12.7 |
| 7 |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
2.02
147.4 |
1.41
57.2 |
0.82
14.6 |
| 7.5 |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
2.16
169.2 |
1.51
65.6 |
0.88
16.6 |
|
| |
|