Гидравлический расчет системы отопления частного дома: пример, расчет объема теплоносителя

Последовательность выполнения гидравлического расчета

1. Выбирается главное циркуляционное кольцо системы отопления (наиболее невыгодно расположенное в гидравлическом отношении). В тупиковых двухтрубных системах это кольцо, проходящее через нижний прибор самого удаленного и нагруженного стояка, в однотрубных – через наиболее удаленный и нагруженный стояк.

Например, в двухтрубной системе отопления с верхней разводкой главное циркуляционное кольцо пройдет от теплового пункта через главный стояк, подающую магистраль, через самый удаленный стояк, отопительный прибор нижнего этажа, обратную магистраль до теплового пункта.

В системах с попутным движением воды в качестве главного принимается кольцо, проходящее через средний наиболее нагруженный стояк.

2. Главное циркуляционное кольцо разбивается на участки (участок характеризуется постоянным расходом воды и одинаковым диаметром). На схеме проставляются номера участков, их длины и тепловые нагрузки. Тепловая нагрузка магистральных участков определяется суммированием тепловых нагрузок, обслуживаемых этими участками. Для выбора диаметра труб используются две величины:

а) заданный расход воды;

б) ориентировочные удельные потери давления на трение в расчетном циркуляционном кольце Rср.

Для расчета Rcp необходимо знать длину главного циркуляционного кольца и расчетное циркуляционное давление.

3. Определяется расчетное циркуляционное давление по формуле

, (5.1)

где— давление, создаваемое насосом, Па. Практика проектирования системы отопления показала, что наиболее целесообразно принять давление насоса, равное

, (5.2)

где

— сумма длин участков главного циркуляционного кольца;

— естественное давление, возникающее при охлаждении воды в приборах, Па, можно определить как

, (5.3)

где— расстояние от центра насоса (элеватора) до центра прибора нижнего этажа, м.

Значение коэффициента можно определить из табл.5.1.

Таблица 5.1 — Значение в зависимости от расчетной температуры воды в системе отопления

(),C

, кг/(м3К)

85-65

0,6

95-70

0,64

105-70

0,66

115-70

0,68

— естественное давление, возникающее в результате охлаждения воды в трубопроводах .

В насосных системах с нижней разводкой величинойможно пренебречь.

  1. Определяются удельные потери давления на трение

, (5.4)

где к=0,65 определяет долю потерь давления на трение.

5. Расход воды на участке определяется по формуле

(5.5)

гдеQ – тепловая нагрузка на участке, Вт:

(tг — tо) – разность температур теплоносителя.

6. По величинамиподбираются стандартные размеры труб .

6. Для выбранных диаметров трубопроводов и расчетных расходов воды определяется скорость движения теплоносителя v и устанавливаются фактические удельные потери давления на трение Rф.

При подборе диаметров на участках с малыми расходами теплоносителя могут быть большие расхождения междуи. Заниженные потерина этих участках компенсируются завышением величинна других участках.

7. Определяются потери давления на трение на расчетном участке, Па:

. (5.6)

Результаты расчета заносят в табл.5.2.

8. Определяются потери давления в местных сопротивлениях, используя или формулу:

, (5.7)

где— сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке .

Значение ξ на каждом участке сводят в табл. 5.3.

Таблица 5.3 — Коэффициенты местных сопротивлений

№ п/п

Наименования участков и местных сопротивлений

Значения коэффициентов местных сопротивлений

Примечания

9. Определяют суммарные потери давления на каждом участке

. (5.8)

10. Определяют суммарные потери давления на трение и в местных сопротивлениях в главном циркуляционном кольце

. (5.9)

11. Сравнивают Δр с Δрр. Суммарные потери давления по кольцу должны быть меньше величины Δрр на

. (5.10)

Запас располагаемого давления необходим на неучтенные в расчете гидравлические сопротивления.

Если условия не выполняются, то необходимо на некоторых участках кольца изменить диаметры труб.

12. После расчета главного циркуляционного кольца производят увязку остальных колец. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные не общие участки, параллельно соединенные с участками основного кольца.

Невязка потерь давлений на параллельно соединенных участках допускается до 15% при тупиковом движении воды и до 5% – при попутном.

Таблица 5.2 — Результаты гидравлического расчета для системы отопления

На схеме трубопровода

По предварительному расчету

По окончательному расчету

Номер участка

Тепловая нагрузка Q, Вт

Расход теплоносителя G, кг/ч

Длина участка l,м

Диаметрd, мм

Скоростьv, м/с

Удельные потери давления на трение R, Па/м

Потери давления на трение Δртр, Па

Сумма коэффициентов местных сопротивлений∑ξ

Потери давления в местных сопротивлениях Z

d, мм

v, м/с

R, Па/м

Δртр, Па

ξ

Z, Па

Rl+Z, Па

Занятие 6

Как работать в EXCEL

Использование таблиц Excel очень удобно, поскольку результаты гидравлического расчёта всегда сводятся к табличной форме. Достаточно определить последовательность действий и подготовить точные формулы.

Ввод исходных данных

Выбирается ячейка и вводится величина. Вся остальная информация просто принимается к сведению.

ЯчейкаВеличинаЗначение, обозначение, единица выражения
D445,000Расход воды G в т/час
D595,0Температура на входе tвх в °C
D670,0Температура на выходе tвых в °C
D7100,0Внутренний диаметр d, мм
D8100,000Длина, L в м
D91,000Эквивалентная шероховатость труб ∆ в мм
D101,89Сумма коэф. местных сопротивлений — Σ(ξ)

Пояснения:

  • значение в D9 берётся из справочника;
  • значение в D10 характеризует сопротивления в местах сварных швов.

Формулы и алгоритмы

Выбираем ячейки и вводим алгоритм, а также формулы теоретической гидравлики.

ЯчейкаАлгоритмФормулаРезультатЗначение результата
D12!ERROR! D5 does not contain a number or expressiontср=(tвх+tвых)/282,5Средняя температура воды tср в °C
D13!ERROR! D12 does not contain a number or expressionn=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)0,003368Кинематический коэф. вязкости воды — n, cм2/с при tср
D14!ERROR! D12 does not contain a number or expressionρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/10000,970Средняя плотность воды ρ,т/м3 при tср
D15!ERROR! D4 does not contain a number or expressionG’=G*1000/(ρ*60)773,024Расход воды G’, л/мин
D16!ERROR! D4 does not contain a number or expressionv=4*G:(ρ*π*(d:1000)2*3600)1,640Скорость воды v, м/с
D17!ERROR! D16 does not contain a number or expressionRe=v*d*10/n487001,4Число Рейнольдса Re
D18!ERROR! Cell D17 does not existλ=64/Re при Re≤2320 λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000 λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25 при Re≥40000,035Коэффициент гидравлического трения λ
D19!ERROR! Cell D18 does not existR=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)0,004645Удельные потери давления на трение R, кг/(см2*м)
D20!ERROR! Cell D19 does not existdPтр=R*L0,464485Потери давления на трение dPтр, кг/см2
D21!ERROR! Cell D20 does not existdPтр=dPтр*9,81*1000045565,9и Па соответственно D20
D22!ERROR! D10 does not contain a number or expressiondPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)0,025150Потери давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см2
D23!ERROR! Cell D22 does not existdPтр=dPмс*9,81*100002467,2и Па соответственно D22
D24!ERROR! Cell D20 does not existdP=dPтр+dPмс0,489634Расчетные потери давления dP, кг/см2
D25!ERROR! Cell D24 does not existdP=dP*9,81*1000048033,1и Па соответственно D24
D26!ERROR! Cell D25 does not existS=dP/G223,720Характеристика сопротивления S, Па/(т/ч)2

Пояснения:

  • значение D15 пересчитывается в литрах, так легче воспринимать величину расхода;
  • ячейка D16 — добавляем форматирование по условию: «Если v не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки красный/шрифт белый».

Для трубопроводов с перепадом высот входа и выхода к результатам добавляется статическое давление: 1 кг/см2 на 10 м.

Оформление результатов

Авторское цветовое решение несёт функциональную нагрузку:

  • Светло-бирюзовые ячейки содержат исходные данные – их можно менять.
  • Бледно-зелёные ячейка — вводимые константы или данные, мало подверженные изменениям.
  • Жёлтые ячейки — вспомогательные предварительные расчёты.
  • Светло-жёлтые ячейки — результаты расчётов.
  • Шрифты: синий — исходные данные;
  • чёрный — промежуточные/неглавные результаты;
  • красный — главные и окончательные результаты гидравлического расчёта.


Результаты в таблице Эксель

Пример от Александра Воробьёва

Пример несложного гидравлического расчёта в программе Excel для горизонтального участка трубопровода.

Исходные данные:

  • длина трубы100 метров;
  • ø108 мм;
  • толщина стенки 4 мм.


Таблица результатов расчёта местных сопротивлений Усложняя шаг за шагом расчёты в программе Excel, вы лучше осваиваете теорию и частично экономите на проектных работах. Благодаря грамотному подходу, ваша система отопления станет оптимальной по затратам и теплоотдаче.

Выбор расширительного бака

Компенсирующие устройства всех типов будут высокоэффективными только при корректном подборе объема. Для этой цели нужно учесть свойство жидкости, которая расширяется при нагревании. Теплоноситель в отопительных контурах увеличивается минимум на 3% от суммарного объема системы теплоснабжения.

Жидкость принадлежит к телам, которые находятся в переходном состоянии (на грани твердого и газообразного). Соответственно, расширительный бачок должен иметь достаточный резерв для теплового расширения. В условиях полной заполненности системы теплоносителем существует риск его сброса через предохранительную арматуру даже в рамках расчётного объема.

Чтобы предотвратить аварии, связанные с расширением объемов жидкости, для частных домов с небольшими контурами желательно выбирать расширительные бачки, объем которых должен соответствовать десятой части от общего количества циркулирующей в системе рабочей жидкости. Это правило касается отопительных систем вместимостью до 150 литров.

Полученное значение суммируется с объемом теплоносителя, образованного в расширительном бачке вследствие статической нагрузки, создаваемой жидкостью. Произведенный результат умножают на корректирующий коэффициент, устанавливаемый по значениям промежуточного и итогового давления.

Программы для проектирования отопительных систем и водообеспечения. презентация

1 Программы для проектирования отопительных систем и водообеспечения

2 Быстрый выбор радиаторов

3 Audytor SDG нужна для быстрого выбора радиаторов в разных типах строений Никаких специализированных знаний не потребуется. Необходимо иметь информацию про размеры и назначении помещений, количестве окон и стен снаружи Размер и кол-во приборов в каждом индивидуальном помещении Общую спецификацию оборудования Расчетные тепловые нагрузки по индивидуальным помещениям Технические параметры по избранному оборудованию Назначение программы Audytor SDG Какие знания необходимы для работы в программе Audytor SDG Какую данные можно получить в результате работы в программе Audytor SDG

4 Кому может быть полезна программа Audytor SDG Проектировщикам – для быстрого расчета количества и размера радиаторов в проекте (к примеру на стадии А) 3аказчикам – чтобы сравнить и выбора оборудования Торговым менеджерам оборудования для отопления – для возможности быстрого выбора отопительных приборов и расчета стоимости Каждому желающему –для выбора и расчета размера или количества секций отопительных приборов в собственном доме

5 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Адрес объекта

6 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Климатическая территория

7 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Ветровые условия

8 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Тепловая защита строения

9 ОБЩИЕ Эти параметры системы обогрева

10 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Степень остекления стен снаружи

11 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Степень остекления стен снаружи

12 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Состояние окон

13 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Высота помещений принимаемая по умолчанию

14 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Расстояние от подоконника до пола

15 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Вид радиатора принимаемый по умолчанию

16 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Расположение радиатора принимаемое по умолчанию

17 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Защита радиатора принимаемая по умолчанию

18 ОБЩИЕ ДАННЫЕ Наличие термостатического вентиля

19 Выбор Отопительных приборов Символ помещения

20 Выбор Отопительных приборов Символ помещения

21 Выбор Отопительных приборов Площадь помещения, м 2

22 Выбор Отопительных приборов Высота помещения, м 2 (по умолчанию принимается из Общих данных)

23 Выбор Отопительных приборов Объем помещения, м 3 Оставь поле пустым – программа рассчитает автоматично

24 Выбор Отопительных приборов Этаж

25 Выбор Отопительных приборов Кол-во стен снаружи

26 Выбор Отопительных приборов Степень остекления Степень остекления – процентное соотношение площади окон к площади стен снаружи

27 Выбор Отопительных приборов Наличие и состояние окон Степень остекления – процентное соотношение площади окон к площади стен снаружи — по умолчанию принимается из Общих данных

28 Выбор Отопительных приборов Требуемая теплопроизводительность для отапливания этого помещения, Вт Оставь поле пустым – программа рассчитает автоматично

29 Выбор Отопительных приборов Удельная теплопроизводительность для отапливания этого помещения, Вт Оставь поле пустым – программа рассчитает автоматично

30 Выбор Отопительных приборов Расстояние от подоконника до пола Поле необязательно к наполнению — по умолчанию принимается из Общих данных

31 Выбор Отопительных приборов Самая большая длина радиатора Поле необязательно к наполнению — по умолчанию принимается из Общих данных

32 Выбор Отопительных приборов Расположение радиатора Поле необязательно к наполнению — по умолчанию принимается из Общих данных

33 Выбор Отопительных приборов Защита радиатора Поле необязательно к наполнению — по умолчанию принимается из Общих данных

34 Выбор Отопительных приборов Процентная мощность радиатора Поле необязательно к наполнению, если в помещении 1 прибор

35 Выбор Отопительных приборов Вид радиатора Поле необязательно к наполнению — по умолчанию принимается из Общих данных F1 – вызов каталога радиаторов

36 Выбор Отопительных приборов Длина или численность секций радиатора Ввод размера радиатора ручным способом – по надобности

37 Выбор Отопительных приборов Выбранный радиатор

38 Выбор Отопительных приборов Выбранный размер радиатора Длина (или численность секций), высота, глубина

39 Выбор Отопительных приборов Настоящая теплопроизводительность выбранного радиатора

40 Выбор Отопительных приборов Информация – правильно ли выбран радиатор в этом помещении

41 ИТОГИ Выбора ведомость радиаторов по помещениям

42 ИТОГИ Выбора специфика радиаторов

43 Подготовительный ПРОСМОТР ПЕЧАТИ

44 КАТАЛОЖНЫЕ ДАННЫЕ

46 ДАННЫЕ Об изготовителе И ПРОДУКЦИИ

47 Благодарю ЗА ВНИМАНИЕ

Автоматизация насосного оборудования

Для нормального функционирования такие насосы должны потреблять электроэнергию. На сегодняшний день электричество не является дешевым, поэтому многие задумываются о том, как сделать работу насоса более экономной с точки зрения потребления электроэнергии.

Устройство отопительной системы в частном доме — дело нужное и крайне важно, когда вы хотите создать максимально комфортные температурные условия проживания в нем. Наиболее эффективно работающим тепловым блоком является обвязка с принудительной циркуляцией теплоносителя по магистрали

Чтобы реализовать такую задачу, следует дооборудовать систему насосной установкой

Вот только вся проблема в том, что необходимо подобрать подобное оборудование по производительности, ведь именно от этого зависит эффективность функционирования всего контура. А как правильно рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления, вы узнаете из этой статьи

Чтобы реализовать такую задачу, следует дооборудовать систему насосной установкой. Вот только вся проблема в том, что необходимо подобрать подобное оборудование по производительности, ведь именно от этого зависит эффективность функционирования всего контура. А как правильно рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления, вы узнаете из этой статьи.

Что такое гидравлический расчёт

Это третий этап в процессе создания тепловой сети. Он представляет собой систему вычислений, позволяющих определить:

  • диаметр и пропускную способность труб;
  • местные потери давления на участках;
  • требования гидравлической увязки;
  • общесистемные потери давления;
  • оптимальный расход воды.

Согласно полученным данным осуществляют подбор насосов.

Для сезонного жилья, при отсутствии в нём электричества, подойдёт система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (ссылка на обзор).

Основная цель гидравлического расчёта — обеспечить совпадение расчётных расходов по элементам цепи с фактическими (эксплуатационными) расходами. Количество теплоносителя, поступающего в радиаторы, должно создать тепловой баланс внутри дома с учётом наружных температур и тех, что заданы пользователем для каждого помещения согласно его функциональному назначению (подвал +5, спальня +18 и т.д.).

Комплексные задачи — минимизация расходов:

  1. капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
  2. эксплуатационных:
    • зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
    • стабильность и надёжность;
    • бесшумность.

Замена централизованного режима теплоснабжения индивидуальным упрощает методику вычислений

Для автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчёта системы отопления:

  1. по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
  2. по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
  3. по характеристикам проводимости и сопротивления;
  4. сопоставление динамических давлений.

Два первых метода используются при неизменном перепаде температуры в сети.

Два последних помогут распределить горячую воду по кольцам системы, если перепад температуры в сети перестанет соответствовать перепаду в стояках/ответвлениях.

Пример гидравлического расчета системы отопления

Для начала гидравлического расчета однотрубной системы отопления образовываются два кольца отопительной системы, которое больше — называется первым. Разбивают все кольца на участки, нумеровать нужно от начала общего трубопровода. Для того чтобы не нарушалась циркуляция, необходимо делать вычисления для подачи и обратки параллельно. Сначала рассчитаем расход теплоносителя, для этого необходимы следующие данные:

  • Нагрузка определенного участка отопительной системы;
  • При какой температуре подается теплоноситель;
  • При какой температуре движется обратно теплоноситель;
  • Теплоемкость воды постоянная величина и равна 4,2 кДж/кг*градусов Цельсия.

Если предположить, что нагрузка на определенный участок равна 1000 Ватт, тогда можно при помощи специальных таблиц выбрать нужный диаметр труб для обогрева помещения

Обязательно обратите внимание: диаметр начинающей трубы самый большой, а чем дальше он уходит, тем меньше он становится. Двигаться теплоноситель должен со скоростью от 0,2 до 1,5 м/сек

Если движение будет меньше, тогда система завоздушится, если больше будет шуметь трубопровод

Оптимальной считается скорость 0,5-0,7 м/сек

Если движение будет меньше, тогда система завоздушится, если больше будет шуметь трубопровод. Оптимальной считается скорость 0,5-0,7 м/сек.

В любой системе отопления есть потери напора, это происходит при трении в трубе, радиаторе и арматуре. Для расчета этой величины, необходимо следующие показатели просуммировать:

  • Скорость теплоносителя;
  • Плотность воды;
  • Длину трубы на определенном участке системы;
  • Потерю напора в трубе;
  • Суммарная величина сопротивления теплоносителя.

Для того чтобы получить общую сумму сопротивления необходимо сложить показатели сопротивления на всех участках трубопровода.

Расчет тепловой мощности системы отопления

Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.

Теплотехнический расчет дома

Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.

Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.

В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.

Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома

Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.

Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:

  • Толщину и материал стен, покрытий.
  • Конструкцию и материал кровельного покрытия.
  • Тип и материал фундамента.
  • Тип остекления.
  • Тип стяжек пола.

Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:

Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:

Qт — тепловая нагрузка на помещение.

V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.

ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.

K — коэффициент тепловых потерь строения.

860 — перевод коэффициента в кВт×ч.

Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:

KТип конструкции
3 — 4Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.
2 — 2,9Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши.
1 — 1,9Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей.
0,6 — 0,9Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией.

Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения ΔT определяется исходя из конкретных погодных условий и требуемого уровня комфорта в доме. Например, если температура снаружи -20 °C, а внутри планируется +20 °C, то ΔT = 40 °C.

Как работать в EXCEL

Использование таблиц Excel очень удобно, поскольку результаты гидравлического расчёта всегда сводятся к табличной форме. Достаточно определить последовательность действий и подготовить точные формулы.

Ввод исходных данных

Выбирается ячейка и вводится величина. Вся остальная информация просто принимается к сведению.

ЯчейкаВеличинаЗначение, обозначение, единица выражения
D445,000Расход воды G в т/час
D595,0Температура на входе tвх в °C
D670,0Температура на выходе tвых в °C
D7100,0Внутренний диаметр d, мм
D8100,000Длина, L в м
D91,000Эквивалентная шероховатость труб ∆ в мм
D101,89Сумма коэф. местных сопротивлений – Σ(ξ)
  • значение в D9 берётся из справочника;
  • значение в D10 характеризует сопротивления в местах сварных швов.

Формулы и алгоритмы

Выбираем ячейки и вводим алгоритм, а также формулы теоретической гидравлики.

ЯчейкаАлгоритмФормулаРезультатЗначение результата
D12!ERROR! D5 does not contain a number or expressiontср=(tвх+tвых)/282,5Средняя температура воды tср в °C
D13!ERROR! D12 does not contain a number or expressionn=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)0,003368Кинематический коэф. вязкости воды – n, cм2/с при tср
D14!ERROR! D12 does not contain a number or expressionρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/10000,970Средняя плотность воды ρ,т/м3 при tср
D15!ERROR! D4 does not contain a number or expressionG’=G*1000/(ρ*60)773,024Расход воды G’, л/мин
D16!ERROR! D4 does not contain a number or expressionv=4*G:(ρ*π*(d:1000)2*3600)1,640Скорость воды v, м/с
D17!ERROR! D16 does not contain a number or expressionRe=v*d*10/n487001,4Число Рейнольдса Re
D18!ERROR! Cell D17 does not existλ=64/Re при Re≤2320
λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000
λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25 при Re≥4000
0,035Коэффициент гидравлического трения λ
D19!ERROR! Cell D18 does not existR=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)0,004645Удельные потери давления на трение R, кг/(см2*м)
D20!ERROR! Cell D19 does not existdPтр=R*L0,464485Потери давления на трение dPтр, кг/см2
D21!ERROR! Cell D20 does not existdPтр=dPтр*9,81*1000045565,9и Па соответственно
D20
D22!ERROR! D10 does not contain a number or expressiondPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)0,025150Потери давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см2
D23!ERROR! Cell D22 does not existdPтр=dPмс*9,81*100002467,2и Па соответственно D22
D24!ERROR! Cell D20 does not existdP=dPтр+dPмс0,489634Расчетные потери давления dP, кг/см2
D25!ERROR! Cell D24 does not existdP=dP*9,81*1000048033,1и Па соответственно D24
D26!ERROR! Cell D25 does not existS=dP/G223,720Характеристика сопротивления S, Па/(т/ч)2
  • значение D15 пересчитывается в литрах, так легче воспринимать величину расхода;
  • ячейка D16 — добавляем форматирование по условию: «Если v не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки красный/шрифт белый».

Для трубопроводов с перепадом высот входа и выхода к результатам добавляется статическое давление: 1 кг/см2 на 10 м.

Оформление результатов

Авторское цветовое решение несёт функциональную нагрузку:

  • Светло-бирюзовые ячейки содержат исходные данные – их можно менять.
  • Бледно-зелёные ячейка — вводимые константы или данные, мало подверженные изменениям.
  • Жёлтые ячейки — вспомогательные предварительные расчёты.
  • Светло-жёлтые ячейки — результаты расчётов.
  • Шрифты:
    • синий — исходные данные;
    • чёрный — промежуточные/неглавные результаты;
    • красный — главные и окончательные результаты гидравлического расчёта.

Результаты в таблице Эксель

Пример от Александра Воробьёва

Пример несложного гидравлического расчёта в программе Excel для горизонтального участка трубопровода.

Исходные данные:

  • длина трубы100 метров;
  • ø108 мм;
  • толщина стенки 4 мм.

Таблица результатов расчёта местных сопротивлений

Усложняя шаг за шагом расчёты в программе Excel, вы лучше осваиваете теорию и частично экономите на проектных работах. Благодаря грамотному подходу, ваша система отопления станет оптимальной по затратам и теплоотдаче.

Программа расчета теплого водяного пола

  1. Существуют два метода, чтобы рассчитать водяной теплый пол, это:
  2. наглядный способ;
  3. и онлайн калькулятор.

При первом способе для вычисления используется миллиметровая бумага, карандаш и ластик.

На бумаге рисуется площадь помещения, со всеми предварительными данными и при помощи формул производится расчет. Такой метод более точный, но он отнимает много свободного времени и требует особых навыков. Поэтому, для более быстрого подсчета теплых полов, применяется программа для расчета теплого пола – онлайн калькулятор.

С помощью такой программы можно с легкостью, всего за несколько секунд получить всю интересующую информацию, базисные характеристики и итог подсчета теплого пола.

Суть этого способа, заключается в том, что все данные вносят в калькулятор онлайн, с необходимыми размерами и выборами, которые в нем уже установлены. Затем при нажатии на итог, вычислительная техника выдает результаты.

  • Для расчета потребуется:
  • ввести данные, описывающие помещение, в котором предполагается установка пола;
  • определить начальные данные для расчета. К базовым данным относятся;
  • регион расположения помещения, определяющий среднюю температуру воздуха и необходимую температуру пола;
  • влажность в помещении;
  • площадь покрытия пола;
  • количество окон, входных дверей и стен, выходящих на улицу;
  • произвести расчет тепловых потерь;
  • определить месторасположение оборудования и прокладки труб.
  1. По заданным параметрам производится проектирование, то есть программа отразит введенную информацию схематически:
  2. произвести расчет количества материалов для пола. Программа автоматически рассчитает метраж трубы для теплого пола и иные параметры, которые требуется учесть при обустройстве дополнительного источника отопления;
  3. с помощью программы можно также рассчитать;
  4. параметры гидравлического сопротивления;
  5. необходимую мощность отопительного котла и иного оборудования, требующегося для обустройства пола: расширительного бака, насоса, подающего воду в систему и так далее.

Правильный расчет является залогом установки оптимальной конструкции пола. Желательно, чтобы расчет проводили квалифицированные специалисты, которые, определив все условия, смогут вычислить оптимальные параметры. Если укладка пола производится самостоятельно, то для расчета рекомендуется пользоваться компьютерными программами.

Когда будут готовы все итоги и можно будет приступить к установке водяного теплого пола, следует ознакомиться с несколькими нюансами.

Расчет в Excel трубопроводов по формулам теоретической гидравлики.

Рассмотрим порядок и формулы расчета в Excel на примере прямого горизонтального трубопровода длиной 100 метров из трубы ø108 мм с толщиной стенки 4 мм.

Исходные данные:

1. Расход воды через трубопровод G в т/час вводим

в ячейку D4: 45,000

2. Температуру воды на входе в расчетный участок трубопровода  tвхв °C заносим

в ячейку D5: 95,0

3. Температуру воды на выходе из расчетного участка трубопровода  tвыхв °C записываем

в ячейку D6: 70,0

4. Внутренний диаметр трубопровода  dв мм вписываем

в ячейку D7: 100,0

5. Длину трубопровода  Lв м записываем

в ячейку D8: 100,000

6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб  в мм вносим

в ячейку D9:  1,000

Выбранное значение эквивалентной шероховатости соответствует стальным старым заржавевшим трубам, находящимся в эксплуатации много лет.

Эквивалентные шероховатости для других типов и состояний труб приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel«gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», ссылка на скачивание которого дана в конце статьи.

7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений  Σ(ξ) вписываем

в ячейку D10: 1,89

Мы рассматриваем пример, в котором местные сопротивления присутствуют в виде стыковых сварных швов (9 труб, 8 стыков).

Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

Результаты расчетов:

8.Среднюю температуру воды tср в °C вычисляем

в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5

tср=(tвх+tвых)/2

9.Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм2/с при температуреtср рассчитываем

в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2) =0,003368

n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)

10.Среднюю плотность воды ρ в т/м3 при температуреtср вычисляем

в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000 =0,970

ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000

11.Расход воды через трубопровод Gв л/мин пересчитываем

в ячейке D15: =D4/D14/60*1000 =773,024

G’=G*1000/(ρ*60)

Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.

12.Скорость воды в трубопроводе vв м/с вычисляем

в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600 =1,640

v=4*G/(ρ*π*(d/1000)2*3600)

К ячейкеD16 применено условное форматирование. Если значение скорости не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красным, а шрифт белым.

Предельные скорости движения воды приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

13.Число Рейнольдса Reопределяем

в ячейке D17: =D16*D7/D13*10 =487001,4

Re=v*d*10n

14.Коэффициент гидравлического трения λрассчитываем

в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25)) =0,035

λ=64Re                             при Re≤2320

λ=0,0000147*Re               при 2320≤Re≤4000

λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25  при Re≥4000

15.Удельные потери давления на трение Rв кг/(см2*м)вычисляем

в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100 =0,004645

R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)

16.Потери давления на трение dPтрв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485

dPтр=R*L

и в ячейке D21: =D20*9,81*10000 =45565,9

dPтр=dPтр*9,81*10000

17.Потери давления в местных сопротивлениях dPмсв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000 =0,025150

dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)

и в ячейке D23: =D22*9,81*10000 =2467,2

dPтр=dPмс*9,81*10000

18.Расчетные потери давления в трубопроводе dPв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634

dP=dPтр+dPмс

и в ячейке D25: =D24*9,81*10000 =48033,1

dP=dP*9,81*10000

19.Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода Sв Па/(т/ч)2 вычисляем

в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720

S=dPG2

Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий