سرعة حركة المبرد في نظام التدفئة. الحساب الهيدروليكي لنظام التدفئة

مجلة هيت سبلاي نيوز رقم 1 ، 2005 ، www.ntsn.ru

دكتوراه. د. سامارين ، أستاذ مشارك ، جامعة موسكو الحكومية للهندسة المدنية

تعتمد المقترحات الحالية المتعلقة بالسرعة المثلى لحركة المياه في خطوط أنابيب أنظمة الإمداد الحراري (حتى 3 م / ث) وفقدان الضغط المحدد المسموح به R (حتى 80 باسكال / م) بشكل أساسي على الحسابات الفنية والاقتصادية. يأخذون في الاعتبار أنه مع زيادة السرعة ، تنخفض أقسام خطوط الأنابيب ويقل حجم العزل الحراري ، أي يتم تقليل الاستثمارات الرأسمالية في جهاز الشبكة ، ولكن في نفس الوقت ، تزداد تكاليف التشغيل لضخ المياه بسبب زيادة المقاومة الهيدروليكية ، والعكس صحيح. ثم يتوافق المعدل الأمثل مع الحد الأدنى من التكاليف المخفضة لفترة الإهلاك المقدرة للنظام.

ومع ذلك ، في ظل الظروف إقتصاد السوقتأكد من مراعاة خصم تكاليف التشغيل E (روبل / سنة) وتكاليف رأس المال K (روبل). في هذه الحالة ، تأخذ صيغة حساب إجمالي التكاليف المخصومة (SDZ) ، عند استخدام الأموال المقترضة ، الشكل التالي:

في هذه القضية- معاملات الخصم لرأس المال و تكاليف التشغيل، محسوبة بناءً على فترة الإهلاك المقدرة T (سنوات) ، ومعدل الخصم р. يأخذ هذا الأخير في الاعتبار مستوى التضخم ومخاطر الاستثمار ، أي ، في نهاية المطاف ، درجة عدم الاستقرار في الاقتصاد وطبيعة التغييرات في التعريفات الحالية ، وعادة ما يتم تحديده من خلال طريقة تقييم الخبراء. كتقدير تقريبي أول ، تتوافق قيمة p مع الفائدة السنوية لقرض مصرفي. في الممارسة العملية ، يمكن أن يؤخذ في مبلغ معدل إعادة التمويل للبنك المركزي للاتحاد الروسي. اعتبارًا من 15 يناير 2004 ، تساوي 14٪ سنويًا.

علاوة على ذلك ، من غير المعروف مسبقًا أن الحد الأدنى من SDZ ، مع مراعاة الخصم ، سوف يتوافق مع نفس مستوى سرعة المياه والخسائر المحددة الموصى بها في الأدبيات. لذلك ، يُنصح بإجراء حسابات جديدة باستخدام النطاق الحالي لأسعار خطوط الأنابيب والعزل الحراري والكهرباء. في هذه الحالة ، إذا افترضنا أن خطوط الأنابيب تعمل في ظل ظروف وضع المقاومة التربيعي ، وقمنا بحساب خسائر الضغط المحددة باستخدام الصيغ الواردة في الأدبيات ، فيمكن الحصول على الصيغة التالية لمعدل تدفق المياه الأمثل:

هنا K ti هو معامل الارتفاع في تكلفة خطوط الأنابيب بسبب وجود العزل الحراري. عند استخدام مواد منزلية مثل حصائر الصوف المعدني ، يمكن أخذ K ti = 1.3. المعامل C D هو تكلفة الوحدة لمتر واحد من خط الأنابيب (روبل / م 2) مقسومًا على القطر الداخلي D (م). نظرًا لأن قوائم الأسعار تشير عادةً إلى السعر بالروبل لكل طن من المعدن C م ، يجب إعادة الحساب وفقًا للنسبة الواضحة ، حيث سمك جدار خط الأنابيب (مم) ، \ u003d 7.8 طن / م 3 - الكثافة من مواد خط الأنابيب. تتوافق قيمة C el مع تعرفة الكهرباء. وفقًا لـ OAO Mosenergo ، في النصف الأول من عام 2004 للمستهلكين المجتمعيين C el = 1.1723 روبل / كيلو واط ساعة.

يتم الحصول على الصيغة (2) من الشرط d (SDZ) / dv = 0. تم تحديد تكاليف التشغيل مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن الخشونة المكافئة لجدران خطوط الأنابيب تبلغ 0.5 مم ، وكفاءة مضخات الشبكة حوالي 0.8. تم اعتبار كثافة الماء pw تساوي 920 كجم / م 3 لمدى درجة الحرارة النموذجي في شبكة التدفئة. بالإضافة إلى ذلك ، كان من المفترض أن يتم التداول في الشبكة على مدار السنة ، وهو أمر مبرر تمامًا ، بناءً على احتياجات إمدادات الماء الساخن.

يوضح تحليل الصيغة (1) ذلك لـ شروط لأجل طويلالاستهلاك T (10 سنوات فأكثر) ، النموذجي لشبكات التدفئة ، تكون نسبة معاملات الخصم مساوية تقريبًا لقيمة الحد الأدنى لها p / 100. في هذه الحالة ، يعطي التعبير (2) أقل سرعة ماء قابلة للتطبيق اقتصاديًا تتوافق مع الحالة عندما فائدة سنويةبالنسبة للقرض المأخوذ من أجل البناء ، يساوي الربح السنوي الناتج عن انخفاض تكاليف التشغيل ، أي مع فترة سداد لانهائية. في وقت الانتهاء ، ستكون السرعة المثلى أعلى. لكن على أي حال فإن هذا المعدل سيتجاوز المعدل المحسوب دون خصم ، منذ ذلك الحين ، حيث يسهل رؤيته ، وفي الظروف الحديثةحتى اتضح 1 / ت< р/100.

قيم سرعة الماء المثلى وخسائر الضغط المحددة المناسبة المقابلة لها ، محسوبة بالتعبير (2) عند مستوى متوسط ​​C D ونسبة محدودة ، موضحة في الشكل 1. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الصيغة (2) تتضمن القيمة D ، وهي غير معروفة مسبقًا ، لذلك ، يُنصح أولاً بتعيين متوسط ​​قيمة السرعة (بترتيب 1.5 م / ث) ، وتحديد القطر من معدل تدفق المياه المعطى G (kg / h) ، ثم احسب السرعة الفعلية والسرعة المثلى من (2) وتحقق مما إذا كانت v f أكبر من v opt. خلاف ذلك ، قم بتقليل القطر وكرر الحساب. من الممكن أيضًا الحصول على العلاقة مباشرة بين G و D. بالنسبة للمستوى المتوسط ​​C D ، يظهر في الشكل. 2.

وبالتالي ، فإن سرعة المياه المثلى اقتصاديًا في شبكات التدفئة ، المحسوبة لظروف اقتصاد السوق الحديث ، من حيث المبدأ ، لا تتجاوز الحدود الموصى بها في الأدبيات. ومع ذلك ، فإن هذا المعدل أقل اعتمادًا على القطر منه عند استيفاء شرط الخسائر المحددة المسموح بها ، وبالنسبة للأقطار الصغيرة والمتوسطة ، فإن القيم الأعلى من R حتى 300-400 باسكال / م تكون مناسبة. لذلك ، من الأفضل زيادة خفض الاستثمارات الرأسمالية (في

في هذه الحالة - لتقليل المقطع العرضي وزيادة السرعة) ، وبالتالي أكثركلما ارتفع معدل الخصم. لذلك ، من الناحية العملية ، في عدد من الحالات ، الرغبة في تقليل التكاليف لمرة واحدة أثناء الجهاز النظم الهندسيةيتلقى تبريرًا نظريًا.

المؤلفات

1. A.A. Ionin et al. إمدادات الحرارة. كتاب مدرسي للمدارس الثانوية. - م: Stroyizdat، 1982، 336 ص.

2. في جي جاجارين. معيار استرداد التكلفة لزيادة الحماية الحرارية لأغلفة المبنى في مختلف البلدان. قعد. أبلغ عن أسيوط. NIISF ، 2001 ، ص. 43 - 63.

كما ذكر مرارًا وتكرارًا ، فإن العيب الرئيسي لنظام التدفئة مع الدورة الدموية الطبيعيةالمبرد هو ضغط الدوران المنخفض (خاصة في نظام الشقة) ، ونتيجة لذلك ، يزيد قطر الأنابيب. يكفي ارتكاب خطأ طفيف في اختيار أقطار الأنبوب ويكون المبرد "مثبتًا" بالفعل ولا يمكنه التغلب على المقاومة الهيدروليكية. يمكنك "فتح" النظام دون أي تعديلات مهمة: قم بتشغيل مضخة الدوران (الشكل 12) ونقل خزان التمدد من الإمداد إلى العودة. وتجدر الإشارة إلى أن نقل الموسع إلى خط العودة ليس ضروريًا دائمًا. مع تغيير بسيط لنظام تدفئة بسيط ، على سبيل المثال ، شقة واحدة ، يمكن ترك الخزان في مكانه. مع إعادة البناء أو التثبيت الصحيح لنظام جديد ، يتم نقل الخزان إلى خط الإرجاع واستبداله من الفتح إلى المغلق.

أرز. 12. مضخة الدورة الدموية

ما هي القوة التي يجب أن تكون عليها مضخة الدوران ، وكيف وأين يتم تركيبها؟

مضخات الدورة الدموية لـ أنظمة منزليةتتمتع أنظمة التدفئة باستهلاك منخفض للكهرباء - حوالي 60-100 واط ، أي ، مثل المصباح الكهربائي العادي ، لا ترفع المياه ، ولكنها تساعد فقط في التغلب على المقاومة المحلية في الأنابيب. يمكن مقارنة هذه المضخات بمروحة (مروحة) للسفينة: تدفع المروحة الماء وتدفع السفينة ، لكن الماء في المحيط لا ينقص أو يزيد ، أي أن التوازن المائي الكلي يظل كما هو. تدفع مضخة الدوران المتصلة بخط الأنابيب الماء ، ولكن بغض النظر عن مقدار دفعها للخارج ، فإن نفس كمية الماء تأتي إليها على الجانب الآخر ، أي مخاوف من أن المضخة ستدفع المبرد عبر الموسع المفتوح في عبثًا: نظام التسخين عبارة عن دائرة مغلقة وكمية الماء فيها ثابتة. بالإضافة إلى التداول أنظمة مركزيةقد يتم تضمينها مضخات معززة، التي تزيد الضغط وقادرة على رفع المياه ، يجب أن تسمى في الواقع مضخات ، والمضخات المتداولة ، المترجمة إلى لغة مفهومة بشكل عام ، لا يمكن أن تسمى مضخات - لذلك ... مراوح. بغض النظر عن مقدار العادي مروحة منزليةالهواء حول الشقة ، كل ما يمكنه فعله هو خلق نسيم (دوران الهواء) ، لكنه غير قادر على تغيير الضغط الجوي حتى في غرفة مغلقة بإحكام.

نتيجة لاستخدام مضخة الدوران ، يزداد نطاق نظام التسخين بشكل كبير ، ويتم تقليل أقطار خطوط الأنابيب ، ويمكن توصيل الأنظمة بالغلايات بمعلمات مبرد متزايدة. لضمان التشغيل الصامت لنظام تسخين المياه مع تداول المضخة، يجب ألا تتجاوز سرعة حركة المبرد: في خطوط الأنابيب الموضوعة في المباني الرئيسية للمباني السكنية ، بأقطار اسمية للأنابيب تبلغ 10 و 15 و 20 مم أو أكثر ، على التوالي ، 1.5 ؛ 1.2 و 1 م / ث ؛ في خطوط الأنابيب الموضوعة في المباني المساعدة للمباني السكنية - 1.5 م / ث ؛ في خطوط الأنابيب الموضوعة في المباني المساعدة - 2 م / ث.

لضمان صمت النظام وإيصال الحجم المطلوب من المبرد ، من الضروري إجراء حساب صغير. نحن نعرف بالفعل كيفية تحديد طاقة المرجل المطلوبة تقريبًا (بالكيلوواط) ، بناءً على مساحة المباني الساخنة. يتم حساب معدل التدفق الأمثل للمياه التي تمر عبر المرجل ، الموصى به من قبل العديد من الشركات المصنعة لمعدات الغلايات ، باستخدام صيغة تجريبية بسيطة: Q = P ، حيث Q هو معدل تدفق المبرد عبر المرجل ، لتر / دقيقة ؛ ف - قوة المرجل ، كيلوواط. على سبيل المثال ، بالنسبة لمرجل بقدرة 30 كيلو وات ، يكون تدفق المياه حوالي 30 لترًا / دقيقة. لتحديد معدل تدفق المبرد في أي قسم من حلقة الدوران ، نستخدم نفس الصيغة ، مع العلم بقوة المشعات المثبتة في هذا القسم ، على سبيل المثال ، نحسب معدل تدفق الماء للمشعات المثبتة في غرفة واحدة. افترض أن قدرة المشعات تساوي 6 كيلو واط ، مما يعني أن معدل تدفق سائل التبريد سيكون حوالي 6 لتر / دقيقة.

وفقًا لتدفق المياه ، نحدد أقطار خطوط الأنابيب (الجدول 1). تتوافق هذه القيم مع مراسلات أقطار الأنابيب المقبولة عمليًا مع معدل تدفق سائل التبريد الذي يتدفق عبرها بسرعة لا تزيد عن 1.5 متر في الثانية.

الجدول 1

بعد ذلك ، نحدد قوة مضخة الدوران. لكل 10 أمتار من طول حلقة الدوران ، يلزم 0.6 متر من رأس المضخة. على سبيل المثال ، إذا الطول الاجماليحلقة الأنابيب 90 متر ، يجب أن يكون رأس المضخة 5.4 متر. نذهب إلى المتجر (أو نختار من الكتالوج) ونشتري مضخة بالضغط الذي يناسبنا. إذا تم استخدام أنابيب ذات أقطار أصغر من تلك الموصى بها في الفقرة السابقة ، فيجب زيادة قوة المضخة ، نظرًا لأنه كلما كانت الأنابيب أرق ، زادت المقاومة الهيدروليكية فيها. ووفقًا لذلك ، عند استخدام الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة ، يمكن تقليل طاقة المضخة.

من أجل ضمان الدوران المستمر للمياه في أنظمة التدفئة ، يُنصح بتركيب مضختين على الأقل للدوران ، إحداهما تعمل والأخرى (على الممر الجانبي) احتياطي. أو توجد مضخة واحدة على النظام والأخرى في مكان منعزل في حالة الاستبدال السريع في حالة تعطل الأولى.

وتجدر الإشارة إلى أن حساب نظام التدفئة الوارد هنا بدائي للغاية ولا يأخذ في الاعتبار العديد من العوامل والميزات. نظام فرديتدفئة. إذا كنت تقوم ببناء كوخ بهندسة معمارية معقدة لنظام التدفئة ، فأنت بحاجة إلى ذلك حسابات دقيقة. لا يمكن القيام بذلك إلا عن طريق مهندسي التدفئة. بناء هيكل بملايين الدولارات بدون الوثائق التنفيذية- المشروع الذي يأخذ في الاعتبار جميع ميزات المبنى غير معقول للغاية.

تمتلئ مضخة الدورة الدموية في نظام التسخين بالماء وتواجه ضغطًا هيدروستاتيكيًا متساويًا (إذا لم يتم تسخين الماء) على كلا الجانبين - من جانب أنابيب المدخل (الشفط) والمخرج (التفريغ) المتصلة بأنابيب الحرارة. عصري مضخات الدوران، المصنوعة من محامل مشحمة بالماء ، يمكن وضعها على كل من أنابيب الإمداد والعودة ، ولكن غالبًا ما يتم وضعها على خط الإرجاع. في البداية ، كان هذا بسبب سبب تقني بحت: عند وضع المزيد ماء باردتم زيادة العمر التشغيلي للمحامل والدوار وصندوق الحشو الذي يمر من خلاله عمود المضخة. والآن يتم وضعهم على خط الإرجاع بدلاً من العادة ، لأنه من وجهة نظر إنشاء دوران ماء اصطناعي في دائرة مغلقة ، فإن موقع مضخة الدورة الدموية غير مبال. على الرغم من أن وضعها على خط أنابيب الإمداد ، حيث يكون هناك ضغط هيدروستاتيكي أقل ، إلا أنه أكثر عقلانية. على سبيل المثال ، يتم تثبيت خزان التمدد في نظامك على ارتفاع 10 أمتار من المرجل ، مما يعني أنه يخلق ضغطًا ثابتًا يبلغ 10 أمتار من عمود الماء ، ولكن هذا البيان صحيح فقط لخط الأنابيب السفلي ، في الجزء العلوي واحد سيكون الضغط أقل ، لأن عمود الماء سيكون أصغر هنا. أينما نضع المضخة ، ستتعرض لنفس الضغط على كلا الجانبين ، حتى لو تم وضعها على مصدر إمداد رئيسي رأسي أو رافع رجوع ، سيكون فرق الضغط بين فوهات المضخة صغيرًا ، نظرًا لأن المضخات صغيرة.

ومع ذلك ، كل شيء ليس بهذه البساطة. تعمل المضخة في دائرة مغلقة لنظام التسخين ، على تعزيز الدورة الدموية عن طريق دفع الماء إلى أنبوب الحرارة من جانب وامتصاصه من الجانب الآخر. لن يتغير مستوى الماء في خزان التمدد عند بدء تشغيل مضخة الدوران ، حيث إن مضخة التشغيل المنتظم توفر فقط الدورة الدموية بكمية ثابتة من الماء. نظرًا لأنه في ظل هذه الظروف (انتظام المضخة وثبات حجم الماء في النظام) ، يظل مستوى الماء في خزان التمدد دون تغيير ، بغض النظر عما إذا كانت المضخة تعمل أم لا ، فإن الضغط الهيدروستاتيكي عند النقطة التي سيكون الموسع المتصل بأنابيب النظام ثابتًا. تسمى هذه النقطة بالمحايد ، لأن ضغط الدوران الذي طورته المضخة لا يؤثر على الضغط الساكن الناتج عن خزان التمدد. بمعنى آخر ، ضغط مضخة الدوران عند هذه النقطة هو صفر.

في أي مغلق النظام الهيدروليكيتستخدم مضخة الدوران خزان التمدد كنقطة مرجعية يغير فيها الضغط الذي طورته المضخة علامته: حتى هذه النقطة ، تقوم المضخة بإنشاء ضغط ، وتضخ الماء ، بعد ذلك ، مما يتسبب في حدوث خلخلة ، تمتص الماء. ستنتمي جميع خطوط الأنابيب الحرارية للنظام من المضخة إلى نقطة الضغط المستمر (العد في اتجاه حركة المياه) إلى منطقة تصريف المضخة. جميع أنابيب الحرارة بعد هذه النقطة - إلى منطقة الشفط. بمعنى آخر ، إذا تم إدخال مضخة الدوران في خط الأنابيب بعد نقطة الاتصال مباشرة خزان التمدد، ثم تمتص الماء من الخزان وتضخه في النظام ، إذا تم تركيب المضخة أمام نقطة اتصال الخزان ، فإن المضخة ستضخ الماء خارج النظام وتضخه في الخزان.

إذن ما الفرق الذي يحدثه لنا ما إذا كانت المضخة تضخ الماء من الخزان أو تضخه فيه ، طالما أنها تدور حول النظام. وهناك فرق كبير: الضغط الساكن الناتج عن خزان التمدد يتداخل مع تشغيل النظام. في خطوط الأنابيب الموجودة في منطقة تصريف المضخة ، يجب مراعاة زيادة الضغط الهيدروستاتيكي مقارنة بضغط الماء عند الراحة. على العكس من ذلك ، في خطوط الأنابيب الموجودة في منطقة الشفط للمضخة ، من الضروري مراعاة انخفاض الضغط ، في حين أنه من الممكن ألا ينخفض ​​الضغط الهيدروستاتيكي إلى الضغط الجوي فحسب ، بل قد يحدث فراغ أيضًا. أي أنه نتيجة لاختلاف الضغط في النظام ، هناك خطر من شفط الهواء أو إطلاقه أو غليان المبرد.

من أجل تجنب تعطل دوران المياه بسبب الغليان أو شفط الهواء ، عند تصميم أنظمة تسخين المياه وحسابها هيدروليكيًا ، يجب مراعاة القاعدة التالية: في منطقة الشفط في أي نقطة في خطوط أنابيب نظام التدفئة ، يجب أن يكون الضغط الهيدروستاتيكي تظل مفرطة عند تشغيل المضخة. هناك أربع طرق لتطبيق هذه القاعدة (الشكل 13).

أرز. ثلاثة عشر. الرسوم التخطيطيةأنظمة التدفئة مع دوران المضخة وخزان التمدد المفتوح

1. الارتفاع خزان التمددإلى ارتفاع كافٍ (عادة لا يقل عن 80 سم). هذه طريقة بسيطة إلى حد ما عند إعادة بناء الأنظمة ذات الدورة الدموية الطبيعية في دورة الضخ ، ولكنها تتطلب ارتفاعًا كبيرًا مساحة العليةوالعزل الدقيق لخزان التمدد.
2. تحريك خزان التمدد إلى النقطة العلوية الأكثر خطورة من أجل تضمين الخط العلوي في منطقة التصريف. هنا من الضروري تقديم تفسير. في الجديدة أنظمة التدفئةآه ، خطوط أنابيب الإمداد مع دوران المضخة مصنوعة من منحدرات ليس من المرجل ، ولكن باتجاه المرجل ، بحيث تتحرك فقاعات الهواء جنبًا إلى جنب مع الماء ، لأن القوة الدافعة لمضخة الدوران لن تسمح لهم بالسباحة في اتجاه التيار ، كما كان في الأنظمة ذات الدورة الدموية الطبيعية. لذلك ، لا يتم الحصول على أعلى نقطة في النظام على الناهض الرئيسي ، ولكن على الناهض البعيد. لإعادة بناء نظام قديم مع دوران طبيعي في محطة ضخ ، تكون هذه الطريقة شاقة للغاية ، لأنها تتطلب تغيير خطوط الأنابيب ، ولإنشاء نظام جديد ، فهي غير مبررة ، حيث من الممكن وجود خيارات أخرى أكثر نجاحًا.
3. توصيل أنبوب خزان التمدد بالقرب من أنبوب الشفط لمضخة الدوران. بمعنى آخر ، إذا أعدنا البناء النظام القديممع الدوران الطبيعي ، ثم نقوم ببساطة بقطع الخزان عن خط الإمداد وإعادة توصيله بخط الإرجاع خلف مضخة الدوران وبالتالي إنشاء أكثر الظروف المواتية.
4. نحيد عن التصميم المعتاد للمضخة على خط العودة ونشغلها في خط الإمداد مباشرة بعد نقطة اتصال خزان التمدد. عند إعادة بناء نظام مع دوران طبيعي ، فهذه هي أسهل طريقة: نقوم ببساطة بتضمين المضخة في أنبوب الإمداد ، دون إعادة أي شيء آخر. ومع ذلك ، يجب أن يتم اختيار المضخة بعناية فائقة ، بعد كل شيء ، نضعها فيها الظروف غير المواتيةدرجات حرارة عالية. يجب أن تعمل المضخة لفترة طويلة وبصورة موثوقة ، ويمكن فقط للمصنعين ذوي السمعة الطيبة ضمان ذلك.

يسمح لك السوق الحديث لتركيبات السباكة والتدفئة باستبدال خزانات التمدد النوع المفتوحليغلق. في الخزان المغلق ، لا يتلامس سائل النظام مع الهواء: المبرد لا يتبخر ولا يتم إثرائه بالأكسجين. هذا يقلل من فقدان الحرارة والماء ، ويقلل من التآكل الداخلي لأجهزة التدفئة. لن ينسكب السائل أبدًا من الخزان المغلق.

خزان التوسع نوع مغلق("expansomat") - كبسولة ذات شكل كروي أو بيضاوي ، مقسمة من الداخل بواسطة غشاء مغلق إلى قسمين: الهواء والسائل. يتم ضخ خليط يحتوي على النيتروجين في جزء الهواء من الجسم تحت ضغط معين. قبل ملء نظام التسخين بالماء ، الضغط خليط الغازداخل الخزان يضغط الحجاب الحاجز بإحكام على الجزء المائي من الخزان. يؤدي تسخين المياه إلى خلق ضغط عمل وزيادة حجم المبرد - ينحني الغشاء باتجاه جزء الغاز في الخزان. في أقصى ضغط عمل و أقصى قدر من التكبيرحجم الماء ، ويملأ الجزء المائي من الخزان ويتم ضغط خليط الغاز إلى أقصى حد. إذا استمر الضغط في الارتفاع واستمر حجم المبرد في النمو ، فعندئذٍ صمام أمانإسقاط الماء (الشكل 14).

أرز. 14. نوع غشاء خزان التمدد

يتم تحديد حجم الخزان بحيث لا يقل حجمه المفيد عن حجم التمدد الحراري لسائل التبريد ، ويكون ضغط الهواء الأولي في جزء الغاز بالخزان مساويًا لـ الضغط الساكنعمود المبرد في النظام. يسمح لك هذا الاختيار لضغط خليط الغاز بالحفاظ على الغشاء في وضع توازن (غير مشدود) عند ملء نظام التسخين ، ولكن مع عدم تشغيله.

يمكن وضع الخزان المغلق في أي مكان في النظام ، ولكن كقاعدة عامة ، يتم تثبيته بجوار المرجل ، حيث يجب أن تكون درجة حرارة السائل في موقع تركيب خزان التمدد منخفضة قدر الإمكان. ونحن نعلم بالفعل أنه من الأفضل تركيب مضخة الدوران مباشرة بعد الموسع ، حيث يتم تهيئة الظروف الأكثر ملاءمة لها (ونظام التدفئة ككل) (الشكل 15).

أرز. 15. مخططات تخطيطية لأنظمة التدفئة مع دوران المضخة وخزان التمدد من النوع المغلق

ومع ذلك ، مع مثل هذا المخطط لنظام التدفئة ، فإننا نواجه مشكلتين: إزالة الهواء و ضغط دم مرتفععلى المرجل.

إذا تمت إزالة الهواء في الأنظمة ذات خزانات التمدد المفتوحة من خلال الموسع في تدفق معاكس (في الأنظمة ذات الدوران الطبيعي) أو على طول الطريق (في الأنظمة ذات الدورة الدموية بالضخ) ، فإن هذا لا يحدث مع الخزانات المغلقة. النظام مغلق تمامًا ولا يوجد مكان يهرب فيه الهواء. للإزالة أقفال الهواءفي الجزء العلوي من خط الأنابيب ، يتم تركيب فتحات تهوية أوتوماتيكية - أجهزة مزودة بعوامات و أغلق الصبابات. مع زيادة الضغط ، يفتح الصمام وينزف الهواء في الغلاف الجوي. أو يتم تثبيت صنابير Mayevsky على كل مشعاع تدفئة. يسمح لك هذا الجزء ، المثبت على أجهزة التدفئة ، بتحرير قابس الهواء مباشرة من المشعات. يتم تضمين رافعة Mayevsky في مجموعة بعض طرز الرادياتير ، ولكن في كثير من الأحيان يتم تقديمها بشكل منفصل.

أرز. 16. فتحة تهوية أوتوماتيكية

مبدأ تشغيل فتحات التهوية (الشكل 16) هو أنه في حالة عدم وجود هواء ، فإن العوامة داخل الجهاز تحافظ على صمام المخرج مغلقًا. عندما يتجمع الهواء في غرفة العوامة ، ينخفض ​​مستوى الماء داخل فتحة التهوية. ينخفض ​​العوامة ويفتح صمام العادم ، والذي من خلاله يتم تفريغ الهواء في الغلاف الجوي. بعد إطلاق الهواء ، يرتفع مستوى الماء في فتحة التهوية وترتفع العوامة ، مما يؤدي إلى إغلاق صمام العادم. تستمر العملية حتى يتجمع الهواء مرة أخرى في حجرة العوامة ويخفض مستوى الماء ، مما يؤدي إلى خفض الطفو. يتم تصنيع فتحات التهوية الأوتوماتيكية تصميمات مختلفةوالأشكال والأحجام ويمكن تثبيتها على حد سواء خط الأنابيب الرئيسيومباشرة ( على شكل حرف L.) على مشعات.

إن رافعة Mayevsky ، على عكس فتحة التهوية الأوتوماتيكية ، هي بشكل عام سدادة عادية بقناة مخرج هواء ومسمار مخروطي الشكل: من خلال تدوير المسمار ، يتم تحرير القناة ويخرج الهواء. لف المسمار يغلق القناة. هناك أيضًا فتحات تهوية تستخدم بدلاً من المسمار اللولبي المخروطي كرة معدنيةسد مخرج الهواء.

بدلاً من فتحات تهوية أوتوماتيكيةو Mayevsky ، يمكن تضمين فاصل الهواء في نظام التدفئة. تعتمد هذه الأداة على تطبيق قانون هنري. يذوب الهواء الموجود في أنظمة التدفئة جزئيًا وجزئيًا في شكل فقاعات صغيرة. عندما يمر الماء (مع الهواء) عبر النظام ، فإنه يدخل المناطق درجات حرارة مختلفةوالضغط. وفقًا لقانون هنري ، سيتم إطلاق الهواء في بعض المناطق من الماء ، وفي مناطق أخرى سيذوب فيه. في الغلاية ، يتم تسخين المبرد إلى درجة حرارة عالية ، بحيث يتم إطلاق الماء المحتوي على الهواء فيه أكبر عددالهواء على شكل فقاعات صغيرة. إذا لم يتم إزالتها على الفور ، فسوف تذوب في أماكن أخرى في النظام حيث تكون درجة الحرارة أقل. إذا تمت إزالة الفقاعات الدقيقة مباشرة بعد الغلاية ، فعند مخرج الفاصل ، سنحصل على ماء خالٍ من الهواء ، والذي سيمتص الهواء في أماكن مختلفةأنظمة. يستخدم هذا التأثير لامتصاص الهواء في النظام وتنفيسه في الغلاف الجوي من خلال مزيج من المرجل وفاصل الهواء. تستمر العملية باستمرار حتى يتم إزالة الهواء تمامًا من النظام.

أرز. 17. فاصل الهواء

يعتمد تشغيل فاصل الهواء (الشكل 17) على مبدأ انصهار الفقاعات الدقيقة. في الممارسة العملية ، هذا يعني أن فقاعات الهواء الصغيرة تلتصق بسطح الحلقات الخاصة وتتجمع معًا لتشكيل فقاعات كبيرة يمكن أن تنفصل وتطفو في غرفة الهواء بالفاصل. عندما يتدفق السائل عبر الحلقات ، فإنه يتباعد في العديد من الاتجاهات المختلفة ، وتصميم الحلقات يكون بحيث يتلامس كل السوائل التي تمر عبرها مع سطحها ، مما يسمح للفقاعات الدقيقة بالالتصاق والاندماج.

أرز. 18. مخططات تخطيطية لأنظمة التدفئة مع دوران المضخة وخزان التمدد من النوع المغلق وفاصل الهواء

الآن دعنا نستخرج قليلاً من الهواء ونعود إلى مضخة الدوران. في أنظمة التدفئة ذات الأنابيب الطويلة ، ونتيجة لذلك ، مع وجود خسائر هيدروليكية كبيرة ، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مضخات دوران قوية ، مما يخلق ضغطًا على أنبوب التفريغ أكبر من الضغط الذي تم تصميم غلاية التدفئة من أجله. بمعنى آخر ، عندما يتم وضع المضخة على خط العودة مباشرة أمام المرجل ، فقد تتسرب الوصلات في المبادل الحراري للغلاية. من أجل منع حدوث ذلك ، يتم تثبيت مضخات دوران قوية ليس أمام المرجل ، ولكن خلفها - على خط أنابيب الإمداد. ثم السؤال الذي يطرح نفسه: أين نضع فاصل الهواء خلف المضخة أم أمامها؟ قامت الشركات المصنعة الرائدة لأنظمة التدفئة بحل هذه المشكلة واقترحت تركيب فاصل أمام المضخة (الشكل 18) لحمايتها من التلف بفقاعات الهواء.

والآن سننظر في أنظمة التدفئة مع دوران المضخة بمزيد من التفصيل.

لكي يعمل نظام تسخين المياه بشكل صحيح ، من الضروري ضمان السرعة المرغوبة لسائل التبريد في النظام. إذا كانت السرعة منخفضة ، فإن تدفئة الغرفة ستكون بطيئة للغاية وستكون المشعات البعيدة أبرد بكثير من المشعات القريبة. على العكس من ذلك ، إذا كانت سرعة المبرد عالية جدًا ، فلن يكون لدى المبرد نفسه وقت للتسخين في الغلاية ، وستكون درجة حرارة نظام التدفئة بأكمله أقل. يضاف إلى مستوى الضوضاء. كما ترى ، فإن سرعة المبرد في نظام التدفئة عالية جدًا معلمة مهمة. دعنا نلقي نظرة فاحصة على السرعة المثلى.

أنظمة التدفئة حيث يحدث الدوران الطبيعي ، كقاعدة عامة ، لها سرعة منخفضة نسبيًا لسائل التبريد. يتم تحقيق انخفاض الضغط في الأنابيب من خلال الموقع الصحيح للغلاية وخزان التمدد والأنابيب نفسها - المستقيمة والعودة. فقط الحساب الصحيحقبل التثبيت ، يسمح لك بتحقيق الصحيح ، حركة موحدةالمبرد. ولكن مع ذلك ، فإن القصور الذاتي لأنظمة التدفئة مع دوران السوائل الطبيعي كبير جدًا. والنتيجة هي بطء تدفئة المباني ، وانخفاض الكفاءة. الميزة الرئيسية لهذا النظام هي أقصى استقلال عن الكهرباء ، ولا توجد مضخات كهربائية.

نظام التدفئة الأكثر استخدامًا في المنازل هو التداول القسريالمبرد. العنصر الرئيسي لهذا النظام هو مضخة الدوران. هو الذي يسرع من حركة المبرد ، وتعتمد سرعة السائل في نظام التدفئة على خصائصه.

ما الذي يؤثر على سرعة المبرد في نظام التدفئة:

مخطط نظام التدفئة ،
- نوع المبرد ،
- قوة ، أداء مضخة الدوران ،
- ما هي المواد التي تصنع منها الأنابيب وقطرها ،
- عدم وجود اختناقات هوائية وانسداد في الأنابيب والرادياتيرات.

بالنسبة للمنزل الخاص ، تكون السرعة المثلى لسائل التبريد في حدود 0.5 - 1.5 م / ث.
للمباني الإدارية - لا يزيد عن 2 م / ث.
ل المباني الصناعية- لا يزيد عن 3 م / ث.
يتم اختيار الحد الأعلى لسرعة المبرد بشكل أساسي بسبب مستوى الضوضاء في الأنابيب.

تحتوي العديد من مضخات الدوران على منظم معدل تدفق السائل ، لذلك من الممكن اختيار أفضل واحد لنظامك. يجب اختيار المضخة نفسها بشكل صحيح. ليس من الضروري أن تأخذ مع احتياطي طاقة كبير ، حيث سيكون هناك المزيد من استهلاك الكهرباء. مع الطول الكبير لنظام التدفئة ، وعدد كبير من الدوائر ، وعدد الطوابق ، وما إلى ذلك ، فمن الأفضل تركيب عدة مضخات ذات سعة أقل. على سبيل المثال ، ضع المضخة بشكل منفصل على الأرضية الدافئة ، في الطابق الثاني.

سرعة الماء في نظام التدفئة
سرعة الماء في نظام التسخين لكي يعمل نظام تسخين المياه بشكل صحيح ، من الضروري ضمان السرعة المرغوبة لسائل التبريد في النظام. إذا كانت السرعة منخفضة ،

سرعة حركة الماء في أنابيب نظام التدفئة.

Thượng Tá Quân i Nhân Dân Việt Nam

أوه ، ويخدع أخوك هناك!
ماذا تريد شيئا؟ "الأسرار العسكرية" (كيف تفعل ذلك في الواقع) لمعرفة أو لاجتياز ورقة الدورة التدريبية؟ إذا كانت مجرد ورقة دورة ، فوفقًا للدليل التدريبي الذي كتبه المعلم ولا يعرف شيئًا آخر ولا يريد أن يعرفه. وإذا فعلت كيفما زلت لا تقبل.

1. نعم الحد الأدنىسرعة حركة الماء. هذا هو 0.2-0.3 م / ث ، من حالة إزالة الهواء.

2. نعم أقصىالسرعة التي تكون محدودة بحيث لا تصدر الأنابيب ضوضاء. نظريًا ، يجب التحقق من ذلك عن طريق الحساب ، وتقوم بعض البرامج بذلك. عمليا أهل العلماستخدم إرشادات SNiP القديمة في عام 1962 ، حيث كانت هناك طاولة هامشسرعات. من هناك وتشتت بحسب كل المراجع. هذا 1.5 م / ث لقطر 40 أو أكثر ، 1 م / ث لقطر 32 ، 0.8 م / ث لقطر 25. للأقطار الأصغر ، كانت هناك قيود أخرى ، ولكن بعد ذلك لم يذكروا لعنة.

السرعة المسموح بها الآن في الفقرة 6.4.6 (حتى 3 م / ث) وفي الملحق G من SNiP 41-01-2003 ، حاول "المستندات مع المرشحين" فقط حتى لا يتمكن الطلاب الفقراء من معرفة ذلك. هناك ، يتم ربطه بمستوى الضوضاء ، وبالكيلومترات وغيرها من حماقات.

لكن مقبول ليسأفضل. حول الأمثل في SNiP لم يذكر على الإطلاق.

3. ولكن لا يزال هناك أفضلسرعة. ليس بعض 0.8-1.5 ، ولكن الحقيقي. أو بالأحرى ، ليست السرعة نفسها ، ولكن القطر الأمثلالأنابيب (السرعة ليست مهمة بحد ذاتها) ، مع مراعاة جميع العوامل ، بما في ذلك استهلاك المعادن ، وخطورة التركيب ، والتكوين ، والاستقرار الهيدروليكي.

فيما يلي الصيغ السرية:

0.037 * G ^ 0.49 - للخطوط الجاهزة
0.036 * G ^ 0.53 - لأنابيب التسخين
0.034 * G ^ 0.49 - للأنابيب الفرعية حتى يتم تقليل الحمل إلى 1/3
0.022 * G ^ 0.49 - للأقسام النهائية لفرع بحمل 1/3 من الفرع بأكمله

هنا ، في كل مكان G هو معدل التدفق بوحدة t / h ، ولكن يتبين أن القطر الداخلي بالأمتار ، والذي يجب تقريبه إلى أقرب معيار أكبر.

حسنا و صيحالأولاد لا يحددون أي سرعات على الإطلاق ، بل يفعلون ذلك فقط المباني السكنيةجميع الناهضون بقطر ثابت وجميع الخطوط ذات القطر الثابت. لكن من السابق لأوانه معرفة الأقطار بالضبط.

سرعة حركة الماء في أنابيب نظام التدفئة
سرعة حركة الماء في أنابيب نظام التدفئة. تدفئة

الحساب الهيدروليكيخطوط أنابيب نظام التدفئة

كما يتضح من عنوان الموضوع ، يتم تضمين المعلمات المتعلقة بالمكونات الهيدروليكية مثل معدل تدفق سائل التبريد ومعدل تدفق سائل التبريد والمقاومة الهيدروليكية لخطوط الأنابيب والتجهيزات في الحساب. في نفس الوقت ، هناك علاقة كاملة بين هذه المعلمات.

على سبيل المثال ، مع زيادة سرعة المبرد ، تزداد المقاومة الهيدروليكية لخط الأنابيب. مع زيادة معدل تدفق المبرد عبر خط أنابيب بقطر معين ، تزداد سرعة المبرد وتزداد المقاومة الهيدروليكية بشكل طبيعي ، مع تغيير القطر في جانب كبيريتم تقليل السرعة والمقاومة الهيدروليكية. من خلال تحليل هذه العلاقات ، يصبح التصميم الهيدروليكي نوعًا من تحليل المعلمات لضمان موثوقية و عمل فعالأنظمة وتقليل تكاليف المواد.

يتكون نظام التدفئة من أربعة مكونات رئيسية: خطوط الأنابيب ، والسخانات ، ومولد الحرارة ، والتنظيم و أغلق الصبابات. جميع عناصر النظام لها خصائص المقاومة الهيدروليكية الخاصة بها ويجب أخذها في الاعتبار عند الحساب. في الوقت نفسه ، كما ذكر أعلاه ، فإن الخصائص الهيدروليكية ليست ثابتة. المصنّعين معدات التدفئةتوفر المواد عادةً بيانات عن الخصائص الهيدروليكية (فقدان الضغط المحدد) للمواد أو المعدات التي تنتجها.

Nomogram لـ الحساب الهيدروليكيأنابيب البولي بروبلين من إنتاج شركة فرات (فرات)

يشار إلى فقدان الضغط المحدد (فقدان الضغط) لخط الأنابيب لمدة 1 دورة في الدقيقة. أنابيب.

بعد تحليل الرسم البياني ، سترى بوضوح العلاقات المشار إليها مسبقًا بين المعلمات.

لذلك حددنا جوهر الحساب الهيدروليكي.

الآن دعنا ننتقل إلى كل من المعلمات بشكل منفصل.

استهلاك المبرد

يعتمد معدل تدفق المبرد ، من أجل فهم أوسع لكمية المبرد ، بشكل مباشر على الحمل الحراري الذي يجب أن ينتقله المبرد من مولد الحرارة إلى السخان.

على وجه التحديد ، من أجل الحساب الهيدروليكي ، من الضروري تحديد معدل تدفق المبرد في منطقة حساب معينة. ما هي منطقة الاستيطان. يعتبر المقطع المحسوب لخط الأنابيب مقطعًا بقطر ثابت مع معدل تدفق ثابت لسائل التبريد. على سبيل المثال ، إذا كان الفرع يشتمل على عشرة مشعات (بشكل مشروط ، كل جهاز بسعة 1 كيلو واط) ويتم حساب التدفق الكلي لسائل التبريد لنقل الطاقة الحرارية التي تساوي 10 كيلو واط بواسطة المبرد. ثم سيكون القسم الأول هو المقطع من مولد الحرارة إلى المبرد الأول في الفرع (بشرط أن يكون القطر ثابتًا في جميع أنحاء القسم بأكمله) بمعدل تدفق سائل التبريد لنقل 10 كيلو واط. سيتم وضع القسم الثاني بين المشعاعين الأول والثاني بتكلفة نقل حرارة 9 كيلو واط ، وهكذا حتى المبرد الماضي. يتم حساب المقاومة الهيدروليكية لكل من خط أنابيب الإمداد وخط أنابيب الإرجاع.

يتم حساب معدل تدفق سائل التبريد (كجم / ساعة) للموقع من خلال الصيغة:

حساب Q - الحمل الحراريالقسم و. على سبيل المثال ، في المثال أعلاه ، يكون الحمل الحراري للقسم الأول 10 كيلو وات أو 1000 وات.

ج = 4.2 كيلو جول / (كجم درجة مئوية) - حرارة نوعيةماء

t g - درجة حرارة تصميم المبرد الساخن في نظام التدفئة ، درجة مئوية

t o - درجة حرارة تصميم المبرد المبرد في نظام التدفئة ، درجة مئوية.

معدل تدفق المبرد.

يوصى بأخذ الحد الأدنى لسرعة المبرد في حدود 0.2 - 0.25 م / ث. عند السرعات المنخفضة ، تبدأ عملية إطلاق الهواء الزائد الموجود في المبرد ، مما قد يؤدي إلى تكوين جيوب هوائية ، ونتيجة لذلك ، فشل كامل أو جزئي في نظام التدفئة. تقع العتبة العليا لسرعة سائل التبريد في حدود 0.6 - 1.5 م / ث. يعمل الامتثال للحد الأقصى للسرعة على تجنب حدوث ضوضاء هيدروليكية في خطوط الأنابيب. في الممارسة العملية ، تم تحديد نطاق السرعة الأمثل من 0.3 - 0.7 م / ث.

يعتمد النطاق الأكثر دقة لسرعة سائل التبريد الموصى به على مادة خطوط الأنابيب المستخدمة في نظام التدفئة ، أو بالأحرى على معامل الخشونة السطح الداخليخطوط الأنابيب. على سبيل المثال ل خطوط الأنابيب الفولاذيةمن الأفضل الالتزام بسرعة سائل التبريد من 0.25 إلى 0.5 متر / ثانية للنحاس والبوليمر (أنابيب البولي بروبلين والبولي إيثيلين والمعادن والبلاستيك) من 0.25 إلى 0.7 متر / ثانية ، أو استخدام توصيات الشركة المصنعة إذا كانت متوفرة.

معدل تدفق المبرد
معدل تدفق المبرد. الحساب الهيدروليكي لأنابيب نظام التدفئة كما يتضح من عنوان الموضوع ، مثل المعلمات المتعلقة بالهيدروليك مثل التدفق

السرعة - الحركة - المبرد

عادةً ما توفر سرعات حركة ناقلات الحرارة في الأجهزة التكنولوجية نظامًا مضطربًا لحركة التدفقات ، حيث يوجد ، كما هو معروف ، تبادل مكثف للزخم والطاقة والكتلة بين قطع الأراضي المجاورةالتدفق بسبب النبضات المضطربة الفوضوية. من حيث الجوهر المادي ، فإن انتقال الحرارة المضطرب هو انتقال الحمل الحراري.

عادة ما تكون سرعة المبرد في خطوط أنابيب أنظمة التدفئة ذات الدورة الدموية الطبيعية 0 05-0 2 م / ث ، ومع دوران اصطناعي - 0 2-1 0 م / ث.

تؤثر سرعة حركة المبرد على معدل تجفيف الطوب. ويترتب على الدراسات المذكورة أعلاه أن تسارع تجفيف الطوب وزيادة سرعة المبرد يكون أكثر وضوحًا عندما تكون هذه السرعة أكثر من 0 5 م / ث. في فترة التجفيف الأولى ، تؤدي الزيادة الكبيرة في سرعة المبرد إلى الإضرار بجودة الطوب ، إذا لم يكن المبرد رطبًا بدرجة كافية.

يجب أن تكون سرعة حركة الناقل الحراري في أنابيب وحدات استرداد الحرارة 0 35 م / ث على الأقل في جميع أوضاع التشغيل مع مبرد الماء و 0 25 م / ث على الأقل مع ناقل حراري غير متجمد.

يتم تحديد سرعة حركة المبرد في أنظمة التدفئة بواسطة الحساب الهيدروليكيوالاعتبارات الاقتصادية.

سرعة حركة ناقلات الحرارة ، يحددها المقطع العرضي للقنوات مبادل حراري، يختلف ضمن حدود واسعة جدًا ولا يمكن قبوله أو تأسيسه بدون خطأ كبير حتى يتم حل مشكلة نوع وأبعاد المبادل الحراري.

تؤثر سرعة المبرد w بشدة على انتقال الحرارة. كلما زادت السرعة ، زادت كثافة انتقال الحرارة.

يجب ألا تتجاوز سرعة حركة الناقل الحراري في قناة التجفيف 5 - 6 م / دقيقة من أجل تجنب تكوين سطح وعر لطبقة العمل وبنية شديدة الإجهاد. في الممارسة العملية ، يتم اختيار سرعة المبرد في نطاق 2-5 م / دقيقة.

يُسمح بسرعة حركة المبرد في أنظمة تسخين المياه بما يصل إلى 1-15 م / ث في المناطق السكنية و المباني العامةوما يصل إلى 3 م / ث في المباني الصناعية.

إن زيادة سرعة المبرد مفيدة فقط إلى حد معين. إذا كانت هذه السرعة أعلى من السرعة المثلى ، فلن يكون لدى الغازات الوقت للتخلي عن كل حرارتها للمادة وستترك الأسطوانة مع درجة حرارة عالية.

يمكن أيضًا تحقيق زيادة في سرعة الناقل الحراري في المبادلات الحرارية الأولية (البطارية) ، وهي عبارة عن بطارية من عدة مبادلات حرارية متصلة في سلسلة مع بعضها البعض.

مع زيادة سرعة حركة ناقلات الحرارة ، Re w / / v ، معامل نقل الحرارة a وزيادة الكثافة تدفق الحرارةس أ في. ومع ذلك ، جنبًا إلى جنب مع السرعة ، تزداد المقاومة الهيدروليكية واستهلاك الطاقة للمضخات التي تضخ المبرد عبر المبادل الحراري بشكل متناسب مع W2. يوجد القيمة المثلىالسرعة ، يتم تحديدها من خلال مقارنة الزيادة في شدة انتقال الحرارة والزيادة الأكثر كثافة في المقاومة الهيدروليكية مع زيادة السرعة.

لزيادة سرعة حركة المبرد في الحلقة ، يتم ترتيب الأقسام الطولية والعرضية.

موسوعة كبيرةالنفط والغاز
الموسوعة الكبرى لسرعة النفط والغاز - الحركة - المبرد

طريقة حساب المبادلات الحرارية

إن تصميمات المبادلات الحرارية متنوعة للغاية ، لكنها موجودة تقنية عامة الحسابات الحرارية، والتي يمكن استخدامها للحسابات الخاصة ، اعتمادًا على البيانات الأولية المتاحة.

هناك نوعان من حسابات هندسة الحرارة للمبادلات الحرارية: التصميم (التصميم) والتحقق.

حساب التصميمعند تصميم مبادل حراري ، عندما يتم ضبط معدلات تدفق ناقلات الحرارة ومعلماتها. الغرض من حساب التصميم هو تحديد سطح التبادل الحراري وأبعاد تصميم الجهاز المحدد.

حساب التحققتم إجراؤها لتحديد إمكانية استخدام المبادلات الحرارية الحالية أو القياسية لهؤلاء العمليات التكنولوجيةحيث يتم استخدام هذه الآلة. أثناء حساب التحقق ، يتم إعطاء أبعاد الجهاز وظروف تشغيله ، والقيمة غير المعروفة هي أداء المبادل الحراري (الفعلي). يتم إجراء حساب التحقق لتقييم تشغيل الجهاز في أوضاع غير الاسمية. مثله. وبالتالي ، فإن الغرض من حساب التحقق هو اختيار الشروط التي تضمن الوضع الأمثلتشغيل الجهاز.

يتكون حساب التصميم من حسابات حرارية (هندسة حرارية) وهيدروليكية وميكانيكية.

تسلسل حساب التصميم. لإجراء الحساب ، يجب تحديد ما يلي: 1) نوع المبادل الحراري (ملف ، غلاف وأنبوب ، أنبوب في أنبوب ، حلزوني ، إلخ) ؛ 2) اسم ناقلات الحرارة الساخنة والمبردة (سائل ، بخار أو غاز) ؛ 3) أداء المبادل الحراري (كمية أحد الناقلات الحرارية ، كجم / ث) ؛ 4) درجات الحرارة الأولية والنهائية للحوامل الحرارية.

مطلوب تحديد: 1) المعلمات الفيزيائية وسرعات حركة ناقلات الحرارة ؛ 2) معدل تدفق مبرد التسخين أو التبريد على القاعدة توازن الحرارة؛ 3) القوة الدافعة للعملية ، أي متوسط ​​فرق درجة الحرارة 4) معاملات نقل الحرارة ونقل الحرارة ؛ 5) سطح نقل الحرارة. 6) أبعاد تصميم الجهاز: الطول والقطر وعدد لفات الملف ، الطول ، عدد الأنابيب وقطر الغلاف في جهاز قذيفة وأنبوب ، عدد الدورات وقطر الغلاف في مبادل حراري حلزوني ، إلخ ؛ 7) أقطار تركيبات مدخل ومخرج ناقلات الحرارة.

يختلف انتقال الحرارة بين المبردات اعتمادًا كبيرًا على الخصائص الفيزيائيةومعلمات وسائط التبادل الحراري ، وكذلك على الظروف الهيدروديناميكية لحركة ناقلات الحرارة.

في مهمة التصميم ، يتم تحديد وسائط العمل (ناقلات الحرارة) ودرجات الحرارة الأولية والنهائية. تحتاج إلى تحديد معدل الحرارةلكل وسيط وعند درجة الحرارة هذه ، ابحث عن قيم معاملاتهم الفيزيائية من الجداول المرجعية.

يمكن تحديد متوسط ​​درجة حرارة الوسط تقريبًا كمتوسط ​​حسابي لـ t n الأولي والنهائي t لدرجات الحرارة.

الأساسية المعلمات الفيزيائيةوسائط العمل هي: الكثافة ، اللزوجة ، الحرارة النوعية ، التوصيل الحراري ، نقطة الغليان ، الحرارة الكامنة للتبخر أو التكثيف ، إلخ.

يتم تقديم هذه المعلمات في شكل جداول ، رسوم بيانية ، حرف واحد فقط في الكتب المرجعية.

عند تصميم معدات التبادل الحراري ، يجب على المرء أن يسعى جاهداً لإنشاء معدلات تدفق من ناقلات الحرارة (وسائط العمل الخاصة بهم) والتي تكون فيها معاملات نقل الحرارة والمقاومات الهيدروليكية مفيدة اقتصاديًا.

اختيار السرعة المناسبة له أهمية عظيمةمن أجل التشغيل الجيد للمبادل الحراري ، لأنه مع زيادة السرعة ، تزداد معاملات نقل الحرارة بشكل كبير ويقل سطح التبادل الحراري ، أي الجهاز له أبعاد تصميم أصغر. بالتزامن مع زيادة السرعة ، تزداد المقاومة الهيدروليكية للجهاز ، أي استهلاك الطاقة لمحرك المضخة ، فضلاً عن خطر المطرقة المائية واهتزاز الأنابيب. الحد الأدنى للقيمةيتم تحديد السرعة من خلال تحقيق التدفق المضطرب (للسوائل سهلة الحركة وذات اللزوجة المنخفضة ، معيار رينولدز Re> 10000).

يتم تحديد متوسط ​​سرعة الوسط من معادلات معدلات التدفق الحجمي والكتلي:

تصلب متعدد؛ ، كجم / (م 2 ث) ، (9.1)

أين هو متوسط ​​السرعة الخطية ، م / ث ؛ V- حجم التدفق ، m3 / s ؛ S هي مساحة المقطع العرضي للتدفق ، m2 ؛ - متوسط ​​سرعة الكتلة ، كجم / (م 2 / ث) ؛ ز- تدفق شامل، كجم / ثانية.

العلاقة بين الكتلة والسرعة الخطية:

, (9.2)

أين كثافة الوسط ، كجم / م 3.

بالنسبة لأقطار الأنابيب المطبقة (57 و 38 و 25 مم) ، يوصى بأخذ سرعة السوائل عمليًا من 1.5 - 2 م / ث ، ولا تزيد عن 3 م / ث ، وأقل حد للسرعة لمعظم السوائل هو 0.06 - 0.3 م / ثانية. السرعة المقابلة لـ Re = 10000 للسوائل منخفضة اللزوجة في معظم الحالات لا تتجاوز 0.2 - 0.3 م / ث. بالنسبة للسوائل اللزجة ، يحدث اضطراب التدفق بشكل ملحوظ بسرعات عاليةلذلك ، في الحسابات ، من الضروري افتراض نظام مضطرب قليلاً أو حتى رقائقي.

للغازات في الضغط الجوييُسمح بسرعات الكتلة من 15 إلى 20 كجم / (م 2 ث) ، والحد الأدنى هو 2 - 2.5 كجم / (م 2 ث) ، و سرعات خطيةما يصل إلى 25 م / ث ؛ ل أبخرة مشبعةعند التكثيف ، يوصى بضبط السرعة حتى 10 م / ث.

سرعة حركة وسائط العمل في الأنابيب الفرعية للتركيبات: لـ بخار مشبع 20-30 م / ث ؛ للبخار المحمص - حتى 50 م / ث ؛ للسوائل - 1.5 - 3 م / ث ؛ لتسخين البخار المتكثف - 1-2 م / ث.