Курсовая

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Филиал Российского Государственного университета нефти и газа
(национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина
Отделение химической технологии переработки нефти, газа и экологии
Курсовая работа
по дисциплине «Техническая термодинамика и теплотехника»
на тему: «Проектирование систем отопления и вентиляции жилых,
общественных и производственных зданий»
(направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология природных
энергоносителей и углеродных материалов»)
Проверил: к.т.н. Сорокин А.А.
Выполнила:
студентка группы ОХТ-14-01
Стрельникова А.Ю.
Оренбург 2017 год
1
Введение
Выполнение курсовой работы позволяет на практическом примере освоить
основные подходы к расчётам и проектированию систем и их основных
элементов, ознакомиться с требованиями Санитарных норм и правил (СНиП),
нормативными
эксплуатации
методиками
расчётов
энергетического
отдельных
оборудования
и
конструкций,
правилами
обширной
справочной
литературой.
Целью
работы
является
приобретение
практических
навыков
проектирования систем отоплений и вентиляций жилых домов.
Заданием данной работы является проектирование и расчёт системы
отопления и вентиляции жилого здания.
Системы
отопления
создают
и
поддерживают
необходимые
температуры воздуха в помещениях в холодный период года.
Системы вентиляции служат для подачи в помещения чистого воздуха
и удаления из них загрязнённого. При этом температура внутреннего воздуха не
должна изменяться.
В данной курсовой работе выполняется теплотехнический расчет, расчет
систем отопления и вентиляции двухэтажного одноквартирного 4-комнатного
жилого дома. В качестве исходных данных дана геометрия здания проектируемых
систем,
а
также
другие
параметры
проектирования.
2
необходимые
для
дальнейшего
Исходные данные
3
− проект: жилой дом серии 35.
− расчётная температура наружного воздуха: tнв= -20 0С; tнр= -37 0С; tхс= -40 0С.
− расчётная скорость воздуха u = 3,6 м/с.
Теплотехнические показатели строительных материалов и конструкций
Расчетные коэффициенты
Теплопров
Материал
1
Теплоусво
одности  ,
ения S, Вт/(м2
Вт/(м·0С)
0
С)
2
3
0,47
6,26
0,19
3,34
0,47
6,95
Основной слой ограждения:
кирпичная кладка из сплошного
кирпича
трепельного
на
цементно-
песчаном растворе
Штукатурка:
сухая
Засыпки:
песок для строительных работ
4
Цель расчета – подобрать такие наружные ограждающие конструкции
здания, которые соответствовали бы требованиям СНиП 23-02-2003 «Тепловая
защита здания».
Теплотехнический
расчет
проводиться
для
всех
наружных
ограждений. В данной расчетной работе достаточно провести расчет наружной
стены.
Рассчитаем многослойное наружное ограждение для двухэтажного
одноквартирного 4-комнатного жилого дома (рис.1).
Слой 1 – внутренняя штукатурка (сухая). Толщина слоя δ1 = 0,01 м.
Теплопроводность материала 𝜆1 = 0,19 Вт/м∙оС.
Слой 2 – Кирпичная кладка из сплошного кирпича трепельного на
цементно-песчаном растворе. Толщина слоя δ2 = 0,51 м. Теплопроводность
материала 𝜆2 = 0,47 Вт/м∙оС.
Слой 3 – утеплитель (минеральная вата). Толщина слоя 𝛿ут = х м.
Теплопроводность материала 𝜆ут = 0,045 Вт/м ∙ ºС.
С учетом полученной толщины расчетного слоя ограждения следует
определить степень массивности ограждения по величине коэффициента инерции.
m
Д=  Ri S i , Дж/м2·ºС,
i 1
5
где R - термическое сопротивление теплоотдачи поверхности ограждения,
(м20С)/Вт;
Si – коэффициент теплоусвоения материала соответствующих слоев
ограждения, Вт/(м2. 0С).
Д=(0,01/0,19)*3,34+(0,51/0,47)*6,26+(0,04/0,045)*0,74=0,18+6,8+0,66*7,64=
=12,02 Дж/(м2 ∙°С).
Т.к. Д˃7, ограждение считается массивным.
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены
исходя из санитарно-гигиенических условий, по формуле:
тр
𝑅𝑜
(𝑡𝐵 − 𝑡𝐻.𝑃 )𝑛
=
∙ 𝑅𝐵 ,
∆𝑡𝐻
(м2 ∙ о С)/Вт
где 𝑡𝐵 – расчётная средняя температура внутреннего воздуха здания,
°С;
𝑡𝐻.𝑃 – расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная
средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;
tн − нормативный теплоперепад между температурами воздуха
помещения и внутренней поверхности ограждения;
тр
𝑅𝑜
(20 + 37) 1
=
∙ 0,115 = 2,185 (м2 ∙ о С)/Вт
3
Находим общее термическое сопротивление наружной стены:
𝑅0 = 𝑅𝐵 + ∑𝑛𝑖=1 𝑅𝑖 + 𝑅𝐻 ,
𝛿
∑𝑛𝑖=1 𝑅𝑖 = ∑𝑛𝑖=1 𝑖,
𝜆𝑖
где Rв = n/𝛼B – термическое сопротивление тепловосприятию
внутренней поверхности ограждения, (м2 ∙°С)/Вт;
Rн = n/𝛼H – термическое сопротивление теплоотдачи наружной
поверхности ограждения, (м2∙°С)/Вт;
6
i
m
Ri =

i 1
– сумма термических сопротивлений теплопроводности
i
отдельных слоев m-слойного ограждения толщиной 𝛿𝑖 , теплопроводностью 𝜆𝑖 ,
Вт/(м0С);
𝛿𝑖 и 𝜆𝑖 – соответственно толщина, м, и теплопроводность слоёв
конструкции, Вт/(м∙°С);
𝛼B и 𝛼H – нормированные значения коэффициентов теплоотдачи от
внутреннего воздуха к ограждающей конструкции и от ограждения к наружному
воздуху, Вт/(м∙°С);
𝛼B −
коэффициент
теплоотдачи
внутренней
поверхности
ограждающих конструкций и принимается равным 𝛼B = 8,7 Вт/(м2∙°С);
𝛼H − коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной
поверхности ограждающей конструкции и принимается равным 𝛼H = 23
Вт/(м2∙°С);
п – поправочный коэффициент к расчетной разнице температур,
принимаемый в зависимости от положения ограждения по отношению к
наружному воздуху.
𝑅ф0 =
1 𝛿1 𝛿2 𝛿ут 1
1
0,01 0,51
𝑥
1
+ + +
+
=
+
+
+
+
=
𝛼в 𝜆1 𝜆2 𝜆ут 𝛼н 8,7 0,19 0,47 0,045 23
(м2 ∙ о С)
= 0,115 + 0,05 + 1,09 + 0,89 + 0,043 ≈ 2,188
Вт
0,01
0,19
+
0,51
0,47
+
х
=2,185-0,158=2,027
0,045
0,053+1,09+х/0,045=2,027
х/0,045=0,884
х=0,039 ≈ 𝟎, 𝟎𝟒 м. Примем толщину слоя =0,05 м.
δк = 0,01+ 0,37+0,05 =0,43 м
Условие R0  R0mp выполняется: 2,188≥ 2,185.
7
С учетом полученной толщины расчетного слоя ограждения следует
определить степень массивности ограждения по величине коэффициента инерции.
m
Д=  Ri S i =𝑆1 ∗
i 1
𝛿1
𝜆1
+ 𝑆2 ∗
𝛿2
𝜆2
+ 𝑆ут ∗
𝛿ут
𝜆ут
= 9,6 ∗ 0,05 + 6,26 ∗ 1,09 +
0,74 ∗ 0,89 = 0,48 + 6,82 + 0,67 = 7,97
Потери теплоты через полы, расположенные на грунте или на лагах,
определяются по зонам-полосам шириной 2м, параллельным наружным стенам.
Фн.п.=(
A1 A2 A3 A4



)(t в  t н. р. ) = (64/2,15 + 57,76/4,3 +
R1 R2 R3 R4
+51,84/8,6 + 46,24/14,2)*(20-(-37))=(29,77+13,43+6,03+3,26)*57=52,49*57=2991,93 Вт,
где
R1=2,15
(м2.К)/Вт;
R4=14,2(м2.К)/Вт-термические
R2=4,3(м2.К)/Вт;
сопротивления
R3=8,6(м2.К)/Вт;
отдельных
зон
неутепленного пола;
A1,А2,А3,А4 – площади соответственно 1,2,3,4 зон полос, м2;
tв- tн.р. - расчетная разность температур, 0С.
Определим тепловые потери каждой комнаты первого этажа.
1)
Расчет теплопотерь общей комнаты:
Определяем тепловые потери через ограждения по уравнению:
Ф=
A
R0
∗ (t в − t н ) ∗ n,
где А – площадь ограждения, которую вычисляют с точностью
0,1м2(линейные размеры ограждающих конструкций определяют с точностью
0,1м);
tв и tнр - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха,
(таблица А1);
R0 – общее сопротивление теплопередачи, (м20С)/Вт;
8
n
–
поправочный
коэффициент
к
расчетной
разнице
температур,
принимаемый в зависимости от положения ограждения по отношению к
наружному воздуху.
A1=P1*h,
где Р1 - периметр;
h - высота стены.
Периметр ограждения комнаты определяется по плану здания. Высота
ограждения принимается равной 3 м.
А1=(5+4+2)*3=33 м2,
Фогр1=33/2,185*(20+37)*1=860,9 Вт.
Вычислим теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Для жилых зданий:
Финф.=Vt. .ср. (tв-tн.в.) .А/3,6, Вт,
где Vt-нормативный воздухообмен, 3м3/ч на 1м2 жилой площади;
 =1,2 кг/м3- плотность воздуха;
Ср =1,0 кДж/(кг К)-удельная массовая теплоемкость воздуха;
А – площадь пола жилых комнат, м2;
tн.в. - расчетная зимняя температура вентиляционного наружного
воздуха, 0С.
Финф1 = 0,28 ∗ (18 ∗ 3) ∗ 1,2 ∗ 1 ∗ 57 = 1034,2 Вт.
Рассчитываем теплопотери через пол:
8*8 - 2991,93,
5,8*4,2 – х Вт,
Отсюда х = 1139 Вт.
Фобщ = ∑ Фогр + Финф + Фп
Фобщ=860,9+1034,2+1139=3034,1 Вт.
9
2) Теплопотери в кухне.
А2=4,8*3=14,4 м2.
Фогр 2 =
14,4
2,185
∗ 57 ∗ 1 = 375,6 Вт.
Вычислим теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Финф5 = 0,28 ∗ (9,9 ∗ 3) ∗ 1,2 ∗ 1 ∗ 57 = 568,8 Вт .
Далее вычислим бытовые потери:
Фбыт 5 = Ап ∗ 21 = 9,9 ∗ 21 = 207,9 Вт.
8*8 – 2991,93,
4,2 * 2,8 – х Вт, отсюда х = 549,77 Вт .
Фобщ = ∑ Фогр + Финф − Фбыт
Фобщ = 375,6+568,8+549,77-207,9=1286,27 Вт.
3) Рассчитаем теплопотери спальни №1.
А3=P2*h=8,4*2,75=23,1 м2,
Фогр 3 =
23,1
2,185
∗ 57 ∗ 1 =602,6 Вт,
Вычислим теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Финф3 = 0,28 ∗ (15,2 ∗ 3) ∗ 1,2 ∗ 1 ∗ 57 = 873,3 Вт.
Вычислим теплопотери через потолок.
Определим требуемую
толщину кровли:
1) фанера клееная: λ1=0,12 Вт/м∙оС, ẟ1=0,01 м;
2) маты минераловатные прошивные λ2=0,056 Вт/м∙оС, ẟ2=х м;
3) плиты древесно-волокнистые λ3=0,15 Вт/м∙оС; ẟ3=0,01.
Вычислим толщину теплоизоляционного слоя:
ẟ2/λ2=Rтр0-1/αв- ẟ1/λ1- ẟ3/λ3-1/αн,
ẟ2/λ2=2,185-1/8,7-0,01/0,12-0,01/0,15-1/23=2,185-0,12-0,08-0,07-0,04=1,875
ẟ2=0,105 м.
10
Найдем фактическое термическое сопротивление кровли
R0 =
1
8,7
+
0,01
0,12
+
0,1
0,105
+
0,01
+
0,15
1
23
= 0,12 + 0,08 + 0,95 + 0,07 + 0,04=1,152
(м2 ∙ о С)/Вт.
С учетом полученной толщины расчетного слоя ограждения следует
определим степень массивности ограждения по величине коэффициента инерции:
m
Д=  Ri Si
i 1
Д=
δ1
λ1
∗ S1 +
δ2
λ2
∗ S2 +
δ3
λ3
∗ S3 =
0.01
0.12
∗ 4,22 +
0.1
0.105
∗ 0.73 +
0.01
0.15
∗ 6,75 = 1,23
=> ограждения легкой массивности.
Вычисляем теплопотери через потолок:
Q3=S3*ΔT/R,
где S3 - площадь потолка, м2,
ΔT - разность температуры, °С,
R - тепловое сопротивление потолка, (м2 ∙ о С)/Вт.
Q3=15,2*57/1,152=752,1 Вт.
Фобщ = ∑ Фогр + Финф + Q
Фобщ=602,6+873,3+752,1=2228 Вт.
4) Рассчитаем теплопотери спальни №2.
А4=6*2,75= 16,5м2.
Фогр 3 =
16,5
2,185
∗ 57 ∗ 1 = 430,4 Вт.
Вычислим теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Финф3 = 0,28 ∗ (14,4 ∗ 3) ∗ 1,2 ∗ 1 ∗ 57 = 827,4 Вт .
Вычислим теплопотери через потолок:
Q4=S*ΔT/R;
где S4 - площадь потолка, м2,
11
ΔT - разность температуры, °С,
R - тепловое сопротивление потолка, (м2 ∙ о С)/Вт.
Q4=14,4*57/1,152=712,5 Вт.
Фобщ = ∑ Фогр + Финф + Q
Фобщ=430,4+827,4+712,5=1970,3 Вт.
Рассчитаем теплопотери спальни №3.
5)
А5= 5,2*2,75=14,3м2.
Фогр 4 =
14,3
2,185
∗ 57 ∗ 1 = 373 Вт.
Вычислим теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Финф4 = 0,28 ∗ (7,7 ∗ 3) ∗ 1,2 ∗ 1 ∗ 57 = 442,4 Вт .
Вычислим теплопотери через потолок:
Q4=S*ΔT/R,
где S4 - площадь потолка, м2,
ΔT - разность температуры, °С,
R - тепловое сопротивление потолка, (м2 ∙ о С)/Вт.
Q4=7,7*57/1,152=381 Вт.
Фобщ = ∑ Фогр + Финф + Q
Фобщ=373+442,4+381=1196,4 Вт.
Сопротивление теплопередачи утепленных полов, расположенных на
грунте, определяется так же для каждой зоны по формуле:
m
R у .п.  Rн.п.  
i 1
 у .с .

 у.с. 2,15+4,3+8,6+14,2+ 0,2/0,47 =
=29,25+0,04 = 29,29 (м2.К)/Вт,
где
m
 у.с.

i 1
- сумма термических сопротивлений утепляющих слоев, (м2*
у.с.
*К)/Вт.
12
Утепляющими
слоями
считаются
слои
из
материалов
имеющих
теплопроводность <1,16 Вт/(м К).
Песок с теплопроводностью =0,47 Вт/(м*К) и толщиной δ=0,2м.
При подсчете потерь теплоты через полы, расположенные на грунте или
лагах, поверхность участков полов возле угла наружных стен (в первой
двухметровой зоне) вводится в расчет дважды, т.е. по направлению обеих стен,
составляющих угол (рисунок 3.1).
Б
Б- 4
Б- 8
А
А- 4
А- 8
I
II
III
IV А- 10
I II III
III II
I
III
II
I
Рисунок 3.1 Схема разбивки пола на зоны прямоугольного помещения
2 РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА И ПОДБОР
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
1) Начнем расчет расхода теплоносителя на участке в общей комнате.
Расход теплоносителя на участке, кг/ч, определяется по формуле:
mt=
3.6∗Фп
𝛥𝑡∗4,19
,
где Фп – тепловая нагрузка участка, Вт;
t = tг-tо - расчетный температурный перепад теплоносителя в системе
отопления, 0С, для жилых домов принимается 70-45=250С.
Потери теплоты через полы для данной комнаты определяются по зонамполосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам.
13
3.6∗1139
mt= (70−45)∗4,19 =
4100,4
104,68
= 39,2 кг/ч.
Средний температурный перепад ∆ tср:
Δtср=
Δtср=
70+45
2
𝑡вх +𝑡вых
2
− 𝑡в
− 20 = 37,5 0С.
Вычислим расчетную плотность теплового потока qпр , Вт/м2.
В данном проекте
будем использовать
биметаллические секционные
радиаторы «Сантехпром БМ» , производитель ОАО «САНТЕХПРОМ» г.Москва ,
а именно РБС-500 .
𝑞пр = 𝑞ном ∗ (
∆ tср 1+𝑛
70
)
∗(
𝑚𝑡 𝑚
360
) ,
где n и m — экспериментальные показатели.
37,5 1,3
𝑞пр = 487,5 ∗ (
)
70
39,2 0,04
∗(
360
)
= 487,5 ∗ 0,44 ∗ 0,91 = 190,9 Вт/м2
Далее определим поверхность нагрева прибора по формуле, м2:
𝐹пр =
где
Фп
𝑞пр
∗ 𝛽1 ∗ 𝛽2 ,
β1— коэффициент, учитывающий понижение температуры воды в
трубопроводах;
β2—
коэффициент,
учитывающий
дополнительные
участком стены, на котором размещен отопительный прибор.
𝐹пр =
1139
190,9
∗ 1,07 ∗ 1,02 = 6,5 м2
Находим число панелей выбранного радиатора:
𝑁=
14
𝐹пр ∗𝛽3
𝑓с
,
потери
теплоты
где β3 - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в
помещении;
fс— площадь, м2, поверхности нагрева одной секции радиатора, принятого
к установке в конкретном помещении.
𝑁=
6,5∗0.97
0,48
= 13,14 => 13 секций.
2) Далее рассчитаем расход теплоносителя в кухне.
Расход теплоносителя на участке, кг/, определяется по формуле:
mt=
3.6∗549,77
mt= (70−45)∗4,187 =
1979,2
104,68
3.6∗Фп
(𝑡г −𝑡о )∗𝑐
= 18,9 кг/ч.
Средний температурный перепад ∆ tср:
Δtср=
Δtср=
70+45
2
𝑡вх +𝑡вых
2
− 𝑡в
− 20 = 37,5 0С.
Вычислим расчетную плотность теплового потока qпр , Вт/м2.
𝑞пр
𝐺уч 𝑚
∆ t ср 1+𝑛
= 𝑞ном ∗ (
∗(
)
) ∗ 𝑐пр ∗ 𝑏 ∗ 𝑝
70
360
37,5 1,3
𝑞пр = 487,5 ∗ (
)
70
18,9 0,04
∗(
360
)
∗ 1 ∗ 1 ∗ 1 = 487,5 ∗ 0,44 ∗ 0,88 = 186,615
Вт/м2.
Далее определим поверхность нагрева прибора по формуле , м2:
𝐹пр =
𝐹пр =
549,77
190,9
Фп
∗ 𝐵1 ∗ 𝐵2
𝑞пр
∗ 1,07 ∗ 1,02 = 3,14 м2.
15
Находим число панелей выбранного радиатора:
𝐹пр ∗ 𝐵3
𝑓с
𝑁=
𝑁=
3,14∗0.97
0,48
= 6,34 = 7 секций.
3) Расход теплоносителя в спальне 1.
Расход теплоносителя на участке, кг/ч, определяется по формуле:
mt=
3.6∗Фп
𝛥𝑡∗4,19
,
где Фп – тепловая нагрузка участка, Вт;
t
= tг-tо - расчетный температурный перепад теплоносителя в системе
отопления, 0С, для жилых домов принимается 70-45=250С.
3.6∗2228
mt= (70−45)∗4,187 =
8020,8
104,7
= 76,6 кг/ч.
Вычислим расчетную плотность теплового потока qпр , Вт/м2.
𝑞пр
𝐺уч 𝑚
∆ t ср 1+𝑛
= 𝑞ном ∗ (
∗(
)
) ∗ 𝑐пр ∗ 𝑏 ∗ 𝑝
70
360
37,5 1,3
𝑞пр = 487,5 ∗ (
70
)
76,6 0,04
∗(
360
)
∗ 1 ∗ 1 ∗ 1 = 487,5 ∗ 0,44 ∗ 0,94 = 201,63
Вт/м2.
Далее определим поверхность нагрева прибора по формуле , м2:
𝐹пр =
𝐹пр =
2228
190,9
Фп
∗ 𝐵1 ∗ 𝐵2
𝑞пр
∗ 1,07 ∗ 1,02 = 12,7 м2.
Находим число панелей выбранного радиатора:
𝑁=
𝑁=
12,7∗0.97
0,48
𝐹пр ∗ 𝐵3
𝑓с
= 25,6 = 26 секций.
16
4) Расход теплоносител в спальне 2.
Расход теплоносителя на участке, кг/ч, определяется по формуле:
mt=
3.6∗Фп
𝛥𝑡∗4,19
,
где Фп – тепловая нагрузка участка, Вт;
t
= tг-tо - расчетный температурный перепад теплоносителя в системе
отопления, 0С, для жилых домов принимается 70-45=250С.
3.6∗1970,3
mt= (70−45)∗4,187 =
7093
104,7
= 67,7 кг/ч.
Вычислим расчетную плотность теплового потока qпр , Вт/м2.
𝑞пр
𝐺уч 𝑚
∆ t ср 1+𝑛
= 𝑞ном ∗ (
∗(
)
) ∗ 𝑐пр ∗ 𝑏 ∗ 𝑝
70
360
37,5 1,3
𝑞пр = 487,5 ∗ (
)
70
67,7 0,04
∗(
360
)
∗ 1 ∗ 1 ∗ 1 = 487,5 ∗ 0,44 ∗ 0,93 = 199,48
Вт/м2.
Далее определим поверхность нагрева прибора по формуле , м2:
𝐹пр =
𝐹пр =
1970,3
190,9
Фп
∗ 𝐵1 ∗ 𝐵2
𝑞пр
∗ 1,07 ∗ 1,02 = 11,2 м2.
Находим число панелей выбранного радиатора:
𝑁=
𝑁=
11,2∗0.97
0,48
𝐹пр ∗ 𝐵3
𝑓с
= 22,6 = 23 секций.
5) Расход теплоносителя в спальне 3.
Расход теплоносителя на участке, кг/ч, определяется по формуле:
mt=
3.6∗Фп
𝛥𝑡∗4,19
,
где Фп – тепловая нагрузка участка, Вт;
t
= tг-tо - расчетный температурный перепад теплоносителя в системе
отопления, 0С, для жилых домов принимается 70-45=250С.
17
3.6∗1196,4
mt= (70−45)∗4,187 =
4307
104,7
= 41,1 кг/ч.
Вычислим расчетную плотность теплового потока qпр , Вт/м2.
𝑞пр
𝑞пр = 487,5 ∗ (
𝐺уч 𝑚
∆ t ср 1+𝑛
= 𝑞ном ∗ (
∗(
)
) ∗ 𝑐пр ∗ 𝑏 ∗ 𝑝
70
360
37,5 1,3
)
70
41,1 0,04
∗(
360
)
∗ 1 ∗ 1 ∗ 1 = 487,5 ∗ 0,44 ∗ 0,91 = 195,195
Вт/м2.
Далее определим поверхность нагрева прибора по формуле , м2:
𝐹пр =
𝐹пр =
1196,4
190,9
Фп
∗ 𝐵1 ∗ 𝐵2
𝑞пр
∗ 1,07 ∗ 1,02 = 6,84 м2.
Находим число панелей выбранного радиатора:
𝑁=
𝑁=
6,84∗0.97
0,48
𝐹пр ∗ 𝐵3
𝑓с
= 13,8 = 14 секций.
3 Гидравлический расчет трубопроводов систем
отопления.
Гидравлический расчет системы отопления главного циркуляционного
кольца.
Насосное циркуляционное давление p определяется по формуле:
p=𝑝е + 𝑝н ,
где ре - естественное давление от охлаждения воды в нагревательных
приборах, трубопроводах, Па;
18
рн - давление, создаваемое насосом, Па.
В малоэтажных жилых и общественных зданиях и производственных
помещениях значением ре можно пренебречь.
р=12000 Па.
В малоэтажных жилых и общественных зданиях и производственных
помещениях значением ре можно пренебречь.
Определим среднюю величину удельной потери давления на трение по
длине расчетного циркуляционного кольца по формуле:
𝑅ср =
0.65𝑝
∑𝑙
,
где 0,65 - коэффициент, учитывающий долю потери давления на трение от
общих потерь в трубопроводах;
l - общая длина всех участков кольца, м.
Главное циркуляционное кольцо в соответствии с распределением тепловой
нагрузки принимается кольцо на первом этаже.
Общая длина расчетного кольца: l=2*(8+8+4+2) =44 м.
𝑅ср =
0.65∗12000
44
= 177,2 Па/м.
Рассчитаем диаметры труб отдельных участков:
1) mt= 39,2 кг/ч; 𝑅ср = 177,2 Па/м; исходя из номограммы = >
d=15 мм; u=0,25 м/с; pu=45 Па.
2) mt= 18,9 кг/ч; 𝑅ср = 177,2 Па/м; исходя из номограммы = >
d=15 мм; u=0,24 м/с; pu=45 Па.
3) mt=76,6 кг/ч; 𝑅ср = 177,2 Па/м; исходя из номограммы = >
d=15 мм; u=0,13 м/c; pu=45 Па.
19
4) mt=67,7 кг/ч; 𝑅ср = 177,2 Па/м; исходя из номограммы = >
d=15 мм; u=0,13 м/c; pu=45 Па.
5) mt=41,1 кг/ч; 𝑅ср = 177,2 Па/м; исходя из номограммы = >
d=15 мм; u=0,25 м/c; pu=45 Па.
Определим тепловую нагрузку каждого участка, кВт/ч:
N' = V*Δt*k/860,
где V - объем комнаты, м3;
k - коэффициент теплопотерь здания, зависящая от изоляции и типа
конструкции (примем k=1,4);
Δt - разница между температурой снаружи и внутри комнаты.
N'1=4*5,8*3*1,4*57/860=6,5 кВт/ч.
N'2=4*2,2*3*1,4*57/860=2,4 кВт/ч.
N’3=5,2*4*2,75*1,4*57/860=5,3 кВт/ч.
N’4=4*2,8*2,75*1,4*57/860=2,85 кВт/ч.
N’5=3,2*3,2*2,75*1,4*57/860=2,61 кВт/ч.
Находим динамическое давление потока жидкости, Па, по формуле:
Рд = u2/2,
где u - скорость потока, м/с;
 - плотность воды, кг/м3;
Рд1=0,25^2*1/2=0,03 Па;
Рд2=0,24^2*1/2=0,028 Па;
Рд3=0,13^2*1/2=0,01 Па;
Рд4=0,13^2*1/2=0,01 Па;
Рд5=0,25^2*1/2=0,03 Па;
20
39,2
18,4
15
0,25
0,03
2
2,4
18,9
13,6
15
0,24
0,028
3
5,3
76,6
17,6
15
0,13
0,01
4
2,85
67,7
14,4
15
0,13
0,01
5
2,61
41,1
12,8
15
0,25
0,03
Определения
расчетного
воздухообмена,
числа
каналов (для жилых домов).
Выбор системы вентиляции.
Необходимый воздухообмен определим по формуле:
𝐿 = 𝐾 ∗ 𝑉,
где К- кратность воздухообмена, ч-1;
V - объем комнаты, м3;
К1=16 – кратность воздухообмена для туалета;
К2=25 – кратность воздухообмена для ванной комнаты;
К3=95 – кратность воздухообмена для кухни.
21
Потеря давления на трение, R·l,
Па
6,5
Средняя сдельная потеря давления R,
Па/м
Динамический напор, рд
Скорость теплоносителя u,
м/с
Диаметр d у,
мм
Длина участка l,
м
Расход теплоносителя mt,
кг/ч
Тепловая нагрузка N кВт/ч
№
участка
1
76,5
7803
вентиляционных
1)
Рассчитаем
необходимый
воздухообмен
для
туалета:
L1=K1*V1=16*(1*2*3)=96м3/ч.
2)
Рассчитаем необходимый воздухообмен для ванной комнаты:
L2=K2*V2=25*(1,5*2,5*3)=281 м3/ч.
3)
Рассчитаем
необходимый
воздухообмен
для
кухни:
L3=K3*V3=95*(4*2,4*3)=2736 м3/ч.
Расчет местной вытяжной вентиляции (для отделений с вредными
выделениями).
Зная объем удаляемого воздуха определим сечение канала по формуле:
А=
𝐿
3600∗𝑢
,
где L -воздухообмен, м3/ч;
u - скорость воздуха (примем = 1,5), м/с.
Определим сечение канала для туалета и ванной комнаты:
А=(96+281)/(3600*1,5)=377/5400=0,07 м2.
Далее определим сечение канала
для кухни, при наличии вытяжной
шахты:
А=2736/(3600*1,5)=0,5 м2.
По номограмме находим удельные потери давления в воздуховодах :
R=0,08 Па/м – удельная потеря давления для туалета и ванной комнаты;
R=0,02 Па/м – удельная потеря давления для кухни.
Также по номограмме найдем динамическое давление, которое будет
использоваться для расчёта потерь давления из-за местных сопротивлений:
Pдин=1,3 Па – для кухни;
Pдин=1,4 Па – для туалетной и ванной комнат.
Далее вычислим потери давления на трение по формуле :
∆𝑝𝑚 = 𝑅𝑙𝛽,
где  - длина участка, м;
 - коэффициент шероховатости поверхности канала, для стальных
воздуховодов, =1.
22
1) Потери давления на трение для туалетной и ванной комнат:
∆𝑝𝑚 = 0,08 ∗ 2,5 ∗ 1 = 0,2 Па.
2) Потери давления на трение для кухни:
∆𝑝𝑚 = 0,02 ∗ 2,5 ∗ 1 = 0,05 Па.
Затем
определим потери давления в местных сопротивлениях по
формуле:
∆pм = ∑ Е ∗
pu2
2
,
где Е – коэффициент местного сопротивления;
u 2
2
- динамическое давление воздуха в воздуховоде, Па;
 - плотность воздуха в воздуховоде, кг/м3.
 = 346 ,
273  t
где t - температура воздуха,0С.
1) Потери давления в местных сопротивлениях для уборной и ванной комнаты :
∆pм = (0,5 + 0,5 + 1) ∗ 1,4 = 2,8 Па.
2) Потери
давления
в
местных
сопротивлениях
для
кухни:
∆pм = (0,5 + 1) ∗ 1,3 = 1,95 Па.
Вычислим общие потери давления на участках , по формуле :
∆p = ∆pм + ∆pm
1) Общие потери давления для уборной и ванной комнаты:
∆p = 2,8 + 0,2 = 3Па.
2) Общие потери давления для кухни:
∆p = 1,95 + 0,05 = 2 Па.
Затем вытяжные шахты рассчитываются по значению гравитационного
давления по формуле:
23
P=h*(pн-pв)*g
1) Гравитационное давление для уборной и ванной комнаты :
P=0,1*(1,27-1,2)*9,8=0,0686 Па.
2) Гравитационное давление для кухни :
P=0,1*(1,27-1,2)*9,8=0,0686 Па.
Бланк расчета воздуховодов систем вентиляции.
u,м/c
R,Па/м
m,Па
ε
Р,Па
0,38 0,015 0,07
1,5
0,08
0,2
2
0,0686 2,8
1,1
1,5
0,02
0,05
1,5 0,0686 1,95
№ L,М3/ч
 ,м
dэ,м
1 377
4,8
2 2736
4,8
d,м
А,м2
0,015 0,5
24
М,Па
,Па
3
2
Заключение
В курсовой работе была рассчитана система отопления двухэтажного
одноквартирного 4-комнатного жилого дома для климатических районов с
расчетной зимней температурой наружного воздуха tнв= -20 0С; tнр= -37 0С.
Теплоноситель – вода с параметрами T1=750С, T2=450С, поступающая от
чугунного отопительного котла атмосферного типа на газовом топливе BUDERUS
(Logano G 334 X, артикул BU 8197200), установленного в кухне на 1 этаже.
Система отопления однотрубная. Прокладка труб открытая. Отопительные
приборы расположены под каждым окном. В данном проекте
использованы
биметаллические секционные радиаторы «Сантехпром БМ» , производитель ОАО
«САНТЕХПРОМ» г.Москва , а именно РБС-500 .
В результате теплотехнического расчёта определили общее термическое
сопротивление теплопередачи и необходимую толщину
теплоизоляционного
слоя наружных ограждений и их окончательное сопротивление.
Тепловая мощность системы отопления определяется по потерям теплоты
через наружные ограждения, теплозатратам на нагревание инфильтрующегося
воздуха, за вычетом бытовых тепловыделений, и она составила 9715 Вт.
В результате гидравлического расчёта определили диаметры теплопроводов
при заданной тепловой нагрузке и рассчитали
циркуляционное давление,
установленное для данной системы.
Вентиляция предусматривается естественная. Вытяжка осуществляется из
кухни и санузлов.
Применение изложенных в работе методов расчёта систем отопления
и вентиляции позволяют создать в помещениях разного назначения такой
микроклимат, при котором обеспечиваются благоприятные условия для
нормальной деятельности человека.
25
Список используемой литературы
1.
Б.Х.Драганов,
А.В.Кузнецов,
С.В.Рудобашта.
Теплотехника
и
применение теплоты в сельском хозяйстве. –М.:Агропромиэдат, 1990. - 462 с.
2.
Б.Х. Драганов и др. Кусовое проектирование по теплотехнике и
применению теплоты в сельском хозяйстве.-М.: Агропромиздат, 1991.- 175 с.
3.
А.А.Захаров.
Применение
теплоты
в
сельском
хозяйстве.-
М.:Агропромиздат, 1986. - 286 с.
4.
А.А.Захаров. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в
сельском хозяйстве.-М.: Колос, 1995. - 172с.
5.
ГОСТ 21.602-79. Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха. М.: Издательство стандартов, 1980.
6.
Спин 2.04.05.86. Отопление, вентиляция и кондиционирование.
Нормы проектирования.-М.: Госстрой СССР,1987.
7.
СНиП
11-3-79.
Строительная
теплотехника.
Нормы
проектирования.М.: Госстрой России, 2008.
8.
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.:
Стройиздат, 1983.
9.
СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», 2000г.
26
27