На рис. 29 схематично изображена система водяного отопления — это типичная система с естественной циркуляцией. Стрелками показан круговорот воды. За счёт чего же она «крутится»?
При нагревании воды в водогрейном котле она становится горячей и приобретает плотность rг, отличную от плотности холодной воды rх. Для расчёта таких систем упрощённо принимают, что температура и плотность резко изменяются только в центре нагревания (котле) и центре охлаждения (отопительном приборе — радиаторе). Возникает естественное давление Dpе— так принято называть разность приведённых полных давлений в котле и радиаторе, Па. Оно и приводит в движение воду в таких системах, гоняя её по замкнутому кругу, — это называется естественной циркуляцией.
Формула для естественного давления Dpевыводится, как и в предыдущем примере с топкой, с помощью уравнения Бернулли для газа:
Dpe = gh(rх – rг),
где h — расстояние по высоте между центром нагревания и охлаждения.
После вычисления Dpe рассчитывают общие потери давления Dpпот при движении воды по трубопроводам циркуляционного кольца от точки В к А (см. рис. 29) с использованием формулы Вейсбаха (см. с. 44).
Если соблюдается равенство
Dpе = 1,1Dpпот,
то расчёт закончен, система будет работать нормально — обогревать помещение. Если же равенство не соблюдается, то необходимо корректировать или естественое давление, или потери. Как этого добиться — подумайте сами (по аналогии с топкой — см. с. 46).