Скоростта на движение на охлаждащата течност в отоплителната система. Хидравлично изчисление на отоплителната система

Списание за новини за топлоснабдяване № 1, 2005 г., www.ntsn.ru

Доцент доктор. O.D. Самарин, доцент, Московски държавен строителен университет

Съществуващите в момента предложения относно оптималната скорост на движение на водата в тръбопроводите на системите за топлоснабдяване (до 3 m/s) и допустимата специфична загуба на налягане R (до 80 Pa/m) се основават основно на технически и икономически изчисления. Те отчитат, че с увеличаване на скоростта участъците на тръбопроводите намаляват и обемът на топлоизолацията намалява, т.е. капиталните инвестиции в мрежовото устройство се намаляват, но в същото време се увеличават експлоатационните разходи за изпомпване на вода поради увеличаване на хидравличното съпротивление и обратно. Тогава оптималната норма съответства на минимума от намалените разходи за прогнозния период на амортизация на системата.

Въпреки това, при условията пазарна икономикане забравяйте да вземете предвид дисконтирането на оперативните разходи E (рубли/година) и капиталовите разходи K (рубли). В този случай формулата за изчисляване на общите дисконтирани разходи (SDZ), когато се използват заети средства, приема следната форма:

AT този случай- сконтови коефициенти за капитал и оперативни разходи, изчислен в зависимост от прогнозния период на амортизация T (години) и дисконтовия процент р. Последният отчита нивото на инфлационните и инвестиционните рискове, т.е. в крайна сметка степента на нестабилност в икономиката и естеството на промените в текущите тарифи и обикновено се определя по метода на експертни оценки. Като първо приближение стойността на p съответства на годишната лихва за банков заем. На практика може да се вземе в размер на лихвата за рефинансиране на Централната банка на Руската федерация. От 15 януари 2004 г. тя се равнява на 14% годишно.

Освен това не е известно предварително, че минималната SDZ, като се вземе предвид дисконтирането, ще съответства на същото ниво на скорост на водата и специфични загуби, които се препоръчват в литературата. Ето защо е препоръчително да се извършват нови изчисления, като се използва текущият диапазон на цените за тръбопроводи, топлоизолация и електричество. В този случай, ако приемем, че тръбопроводите работят в условията на режим на квадратично съпротивление и изчислим специфичните загуби на налягане по формулите, дадени в литературата, може да се получи следната формула за оптимален дебит на водата:

Тук K ti е коефициентът на покачване на цената на тръбопроводите поради наличието на топлоизолация. При използване на домашни материали като постелки от минерална вата може да се вземе K ti = 1,3. Параметър C D е единичната цена на един метър тръбопровод (рубли/m2), разделена на вътрешния диаметър D (m). Тъй като ценоразписите обикновено показват цената в рубли за тон метал C m, преизчислението трябва да се извърши според очевидното съотношение, където е дебелината на стената на тръбопровода (mm), \u003d 7,8 t / m 3 - плътността от материала на тръбопровода. Стойността на C el съответства на тарифата за електроенергия. Според OAO Mosenergo, за първата половина на 2004 г. за комунални потребители C el = 1,1723 рубли/kWh.

Формула (2) се получава от условието d(SDZ)/dv=0. Определянето на експлоатационните разходи е извършено, като се вземе предвид фактът, че еквивалентната грапавост на стените на тръбопроводите е 0,5 mm, а ефективността на мрежовите помпи е около 0,8. Плътността на водата p w се счита за равна на 920 kg/m 3 за типичния температурен диапазон в отоплителната мрежа. Освен това се предполагаше, че циркулацията в мрежата се извършва целогодишно, което е напълно оправдано въз основа на нуждите от топла вода.

Анализът на формула (1) показва, че за дълги сроковеамортизация T (10 години и повече), характерна за отоплителните мрежи, съотношението на дисконтовите коефициенти е почти равно на неговата пределна минимална стойност p/100. В този случай изразът (2) дава най-ниската икономически жизнеспособна скорост на водата, съответстваща на условието, когато годишен процентза взет заем за строителство е равен на годишната печалба от намаляването на оперативните разходи, т.е. с безкраен период на изплащане. В края на времето оптималната скорост ще бъде по-висока. Но във всеки случай тази ставка ще надвиши изчислената без отстъпка, тъй като оттогава, както е лесно да се види, , и в съвременни условиядокато се окаже 1/T< р/100.

Стойностите на оптималната скорост на водата и съответните им специфични загуби на налягане, изчислени по израз (2) при средно ниво на C D и гранично съотношение, са показани на фиг.1. Трябва да се има предвид, че формула (2) включва стойността D, която не е известна предварително, следователно е препоръчително първо да зададете средната стойност на скоростта (от порядъка на 1,5 m/s), да определите диаметъра от даден воден дебит G (kg/h), след което изчислете действителната скорост и оптималната скорост от (2) и проверете дали v f е по-голямо от v opt. В противен случай намалете диаметъра и повторете изчислението. Възможно е също така да се получи връзката директно между G и D. За средното ниво C D е показано на фиг. 2.

Така икономически оптималната скорост на водата в топлинните мрежи, изчислена за условията на съвременната пазарна икономика, по принцип не надхвърля препоръчаните в литературата граници. Тази скорост обаче е по-малко зависима от диаметъра, отколкото когато е изпълнено условието за допустими специфични загуби, а за малки и средни диаметри се оказват подходящи по-високи стойности на R до 300 - 400 Pa/m. Поради това е за предпочитане допълнително да се намалят капиталовите инвестиции (в

в този случай - за намаляване на напречното сечение и увеличаване на скоростта) и по този начин Повече ▼толкова по-висок е дисконтовият процент. Следователно, на практика, в редица случаи, желанието за намаляване на еднократните разходи по време на устройството инженерни системиполучава теоретична обосновка.

литература

1. А. А. Йонин и др. Топлоснабдяване. Учебник за гимназиите. - М.: Стройиздат, 1982, 336 с.

2. В. Г. Гагарин. Критерий за възстановяване на разходите за повишаване на топлинната защита на обвивките на сгради в различни страни. сб. доклад конф. НИИСФ, 2001, с. 43 - 63.

Както многократно беше споменавано, основният недостатък на отоплителната система с естествена циркулацияохлаждащата течност е ниското циркулационно налягане (особено в апартаментната система) и в резултат на това увеличеният диаметър на тръбите. Достатъчно е да направите лека грешка с избора на диаметри на тръбите и охлаждащата течност вече е „захванала“ и не може да преодолее хидравличното съпротивление. Можете да „отворите“ системата без значителни промени: включете циркулационната помпа (фиг. 12) и прехвърлете разширителния резервоар от захранване към връщане. Трябва да се отбележи, че прехвърлянето на разширителя към връщащата линия не винаги е необходимо. С проста промяна на обикновена отоплителна система, например апартаментна, резервоарът може да бъде оставен там, където е стоял. При правилна реконструкция или инсталиране на нова система резервоарът се прехвърля към връщащата линия и се заменя от отворен в затворен.

Ориз. 12. Циркулационна помпа

Каква мощност трябва да бъде циркулационната помпа, как и къде да се монтира?

Циркулационни помпи за битови системиотоплителните системи имат ниска консумация на електроенергия - около 60–100 вата, тоест, като обикновена крушка, те не надигат вода, а само й помагат да преодолее местните съпротивления в тръбите. Тези помпи могат да се сравнят с витло (витло) на кораб: витлото изтласква водата и задвижва кораба, но водата в океана не намалява и не се увеличава, тоест общият воден баланс остава същият. Циркулационната помпа, прикрепена към тръбопровода, изтласква вода, но колкото и да я изтласква, същото количество вода тече към нея от другата страна, тоест страхът, че помпата ще изтласка охлаждащата течност през отворения разширител е напразно: отоплителната система е затворен кръг и количеството вода в нея е постоянно. В допълнение към циркулацията централизирани системимогат да бъдат включени бустерни помпи, които повишават налягането и са способни да вдигат вода, те всъщност трябва да се наричат ​​помпи, а циркулационните, преведени на общоразбираем език, трудно могат да се нарекат помпи - така че... вентилатори. Колкото и обикновените домакински вентилаторвъздух около апартамента, всичко, което може да направи, е да създаде бриз (циркулация на въздуха), но не е в състояние да промени атмосферното налягане дори в плътно затворена стая.

В резултат на използването на циркулационна помпа обхватът на отоплителната система се увеличава значително, диаметрите на тръбопроводите се намаляват и е възможно свързването на системите към котли с повишени параметри на охлаждащата течност. За осигуряване на безшумна работа на системата за отопление на водата с циркулация на помпата, скоростта на движение на охлаждащата течност не трябва да надвишава: в тръбопроводи, положени в основните помещения на жилищни сгради, с номинални диаметри на тръбите съответно 10, 15 и 20 mm или повече, 1,5; 1,2 и 1 m / s; в тръбопроводи, положени в спомагателни помещения на жилищни сгради - 1,5 m / s; в тръбопроводи, положени в спомагателни сгради - 2 m / s.

За да се осигури безшумността на системата и доставката на необходимия обем охлаждаща течност, е необходимо да се направи малко изчисление. Вече знаем как да определим грубо необходимата мощност на котела (в киловати), въз основа на площта на отопляемите помещения. Оптималният дебит на водата, преминаващ през котела, препоръчван от много производители на котелно оборудване, се изчислява по проста емпирична формула: Q=P, където Q е дебитът на охлаждащата течност през котела, l/min; P - мощност на котела, kW. Например, за котел 30 kW, дебитът на водата е приблизително 30 l/min. За да определим дебита на охлаждащата течност във всеки участък от циркулационния пръстен, използваме същата формула, като знаем мощността на радиаторите, инсталирани в тази секция, например, изчисляваме дебита на водата за радиатори, инсталирани в една стая. Да предположим, че мощността на радиаторите е 6 kW, което означава, че дебитът на охлаждащата течност ще бъде приблизително 6 l / min.

Според водния поток определяме диаметрите на тръбопроводите (Таблица 1). Тези стойности съответстват на приетите на практика съответствия на диаметрите на тръбите със скоростта на потока на охлаждащата течност, протичаща през тях със скорост не повече от 1,5 метра в секунда.

маса 1

След това определяме мощността на циркулационната помпа. За всеки 10 метра от дължината на циркулационния пръстен са необходими 0,6 метра глава на помпата. Например, ако обща дължинатръбен пръстен 90 метра, главата на помпата трябва да бъде 5,4 метра. Отиваме в магазина (или избираме от каталога) и купуваме помпа с налягане, което ни подхожда. Ако се използват тръби с по-малък диаметър от препоръчаните в предишния параграф, мощността на помпата трябва да се увеличи, тъй като колкото по-тънки са тръбите, толкова по-голямо е хидравличното съпротивление в тях. И съответно, когато се използват тръби с големи диаметри, мощността на помпата може да бъде намалена.

За да се осигури постоянна циркулация на водата в отоплителните системи, е препоръчително да се монтират поне две циркулационни помпи, едната от които работеща, а другата (на байпаса) е резервна. Или една помпа е инсталирана на системата, а другата лежи на уединено място, в случай на бърза смяна, ако първата се повреди.

Трябва да се отбележи, че изчислението на отоплителната система, дадено тук, е изключително примитивно и не отчита много фактори и характеристики. индивидуална системаотопление. Ако изграждате вила със сложна архитектура на отоплителната система, тогава трябва точни изчисления. Това може да се направи само от топлоинженери. Изградете структура за няколко милиона долари без изпълнителна документация- проект, който отчита всички характеристики на сградата е изключително неразумен.

Циркулационната помпа в отоплителната система е напълнена с вода и изпитва еднакво (ако водата не се загрява) хидростатично налягане от двете страни - от страната на входните (смукателни) и изходящите (изходящите) тръби, свързани към топлинните тръби. Модерен циркулационни помпи, изработени с лагери с водно смазване, могат да се поставят както на захранващия, така и на връщащия тръбопровод, но най-често се поставят на връщащата линия. Първоначално това се дължи на чисто техническа причина: при поставяне в повече студена водасе е увеличил експлоатационният живот на лагерите, ротора и сайлера, през който преминава вала на помпата. И сега те са поставени на връщащата линия по-скоро по навик, тъй като от гледна точка на създаването на изкуствена циркулация на водата в затворен кръг, местоположението на циркулационната помпа е безразлично. Въпреки че поставянето им на захранващия тръбопровод, където обикновено има по-малко хидростатично налягане, е по-рационално. Например, разширителен резервоар е инсталиран във вашата система на височина 10 m от котела, което означава, че създава статично налягане от 10 m воден стълб, но това твърдение е вярно само за долния тръбопровод, в горния едно налягането ще бъде по-малко, тъй като водният стълб ще бъде по-малък тук. Където и да поставим помпата, тя ще бъде подложена на едно и също налягане от двете страни, дори ако е поставена на вертикален главен захранващ или връщащ щранг, разликата в налягането между двете дюзи на помпата ще бъде малка, тъй като помпите са малки.

Всичко обаче не е толкова просто. Помпата, работеща в затворен кръг на отоплителната система, засилва циркулацията, като принуждава водата в топлинната тръба от едната страна и я засмуква от другата. Нивото на водата в разширителния резервоар няма да се промени при стартиране на циркулационната помпа, тъй като една равномерно работеща помпа осигурява циркулация само с постоянно количество вода. Тъй като при тези условия (равномерност на помпата и постоянство на обема на водата в системата), нивото на водата в разширителния резервоар остава непроменено, независимо дали помпата работи или не, хидростатичното налягане в точката, където разширителят е свързан към тръбите на системата ще бъде постоянен. Тази точка се нарича неутрална, тъй като циркулационното налягане, развивано от помпата, не влияе на статичното налягане, създадено от разширителния резервоар. С други думи, налягането на циркулационната помпа в този момент е нула.

във всеки затворен хидравлична системациркулационната помпа използва разширителния резервоар като референтна точка, в която налягането, развивано от помпата, променя знака си: до този момент помпата, създавайки компресия, изпомпва вода, след нея, причинявайки разреждане, изсмуква вода. Всички топлопроводи на системата от помпата до точката на постоянно налягане (отчитайки посоката на движение на водата) ще принадлежат към зоната на изпразване на помпата. Всички топлинни тръби след тази точка - към зоната на засмукване. С други думи, ако циркулационната помпа е вкарана в тръбопровода непосредствено след точката на свързване разширителен резервоар, тогава тя ще засмуква вода от резервоара и ще я изпомпва в системата, ако помпата е монтирана пред точката на свързване на резервоара, тогава помпата ще изпомпва вода от системата и ще я изпомпва в резервоара.

И какво, каква разлика ни прави дали помпата изпомпва вода от резервоара или я изпомпва в него, стига да я върти около системата. И има значителна разлика: статичното налягане, създадено от разширителния резервоар, пречи на работата на системата. В тръбопроводи, разположени в изпускателната зона на помпата, трябва да се вземе предвид увеличението на хидростатичното налягане в сравнение с налягането на водата в покой. Напротив, в тръбопроводи, разположени в смукателната зона на помпата, е необходимо да се вземе предвид понижаването на налягането, докато е възможно хидростатичното налягане не само да спадне до атмосферно, но дори да възникне вакуум. Тоест, в резултат на разликата в налягането в системата, има опасност от засмукване или изпускане на въздух или кипене на охлаждащата течност.

За да се избегне нарушаване на циркулацията на водата поради кипене или засмукване на въздух, при проектиране и хидравлично изчисляване на системи за отопление на вода трябва да се спазва следното правило: във всмукателната зона във всяка точка на тръбопроводите на отоплителната система хидростатичното налягане трябва остават прекомерни, когато помпата работи. Има четири начина за прилагане на това правило (фиг. 13).

Ориз. тринадесет. Схематични диаграмиотоплителни системи с помпена циркулация и отворен разширителен резервоар

1. Издигане разширителен резервоарна достатъчна височина (обикновено най-малко 80 см). Това е доста прост метод при реконструкция на системи с естествена циркулация в помпена циркулация, но изисква значителна височина таванско пространствои внимателна изолация на разширителния съд.
2. Преместване на разширителния съд до най-опасната горна точка, за да се включи горната линия в зоната за изпразване. Тук е необходимо да се направи обяснение. В нови отоплителни системиа, захранващите тръбопроводи с помпена циркулация са направени с наклони не от котела, а към котела, така че въздушните мехурчета да се движат заедно с водата, тъй като движещата сила на циркулационната помпа няма да им позволи да плуват нагоре по течението, както беше в системи с естествена циркулация. Следователно най-високата точка на системата се получава не на главния щранг, а на най-отдалечения. За реконструкцията на стара система с естествена циркулация в помпена станция този метод е доста трудоемък, тъй като изисква промяна на тръбопроводите, а за създаването на нова система не е оправдано, тъй като са възможни други, по-успешни варианти.
3. Свързване на тръбата на разширителния резервоар близо до смукателната тръба на циркулационната помпа. С други думи, ако реконструираме старата системас естествена циркулация, тогава просто отрязваме резервоара от захранващия тръбопровод и го свързваме отново към връщащата линия зад циркулационната помпа и по този начин създаваме най-много благоприятни условия.
4. Отклоняваме се от обичайното разположение на помпата на връщащата линия и я включваме в захранващия тръбопровод веднага след точката на свързване на разширителния резервоар. Когато реконструираме система с естествена циркулация, това е най-лесният начин: просто вграждаме помпата в захранващата тръба, без да правим нищо друго. Изборът на помпата обаче трябва да се подхожда много внимателно, в края на краищата ние я поставяме неблагоприятни условиявисоки температури. Помпата ще трябва да служи дълго време и надеждно и само реномирани производители могат да гарантират това.

Съвременният пазар на водопроводни и отоплителни инсталации ви позволява да замените разширителни резервоари отворен типда се затвори. В затворен резервоар течността на системата не влиза в контакт с въздух: охлаждащата течност не се изпарява и не се обогатява с кислород. Това намалява загубата на топлина и вода, намалява вътрешната корозия на отоплителните уреди. Течността никога няма да се излее от затворен резервоар.

Разширителен резервоар затворен тип("експанзомат") - капсула със сферична или овална форма, разделена отвътре от запечатана мембрана на две части: въздух и течност. Азотсъдържаща смес се изпомпва във въздушната част на тялото под определено налягане. Преди да напълните отоплителната система с вода, налягането газова смесвътре в резервоара плътно притиска диафрагмата към водната част на резервоара. Загряването на водата води до създаване на работно налягане и увеличаване на обема на охлаждащата течност - мембраната се огъва към газовата част на резервоара. При максимално работно налягане и максимално увеличениеобем вода, водната част на резервоара се пълни и газовата смес се компресира до максимум. Ако налягането продължи да нараства и обемът на охлаждащата течност продължава да расте, тогава предпазен клапанкапка вода (фиг. 14).

Ориз. 14. Тип мембрана на разширителния резервоар

Обемът на резервоара е избран така, че неговият полезен обем да е не по-малък от обема на топлинното разширение на охлаждащата течност, а предварителното налягане на въздуха в газовата част на резервоара е равно на статично наляганеколона на охлаждащата течност в системата. Такъв избор на налягането на газовата смес ви позволява да поддържате мембраната в равновесно (не разтегнато) положение, когато отоплителната система е напълнена, но не е включена.

Резервоар от затворен тип може да се постави навсякъде в системата, но като правило се монтира до котела, тъй като температурата на течността на мястото на монтаж на разширителния резервоар трябва да бъде възможно най-ниска. И вече знаем, че е най-добре циркулационната помпа да се монтира веднага след разширителя, където се създават най-благоприятните условия за нея (и за отоплителната система като цяло) (фиг. 15).

Ориз. 15. Схематични схеми на отоплителни системи с циркулация на помпата и разширителен резервоар от затворен тип

При такава схема на отоплителната система обаче сме изправени пред два проблема: отстраняване на въздуха и високо кръвно наляганена котела.

Ако в системи с отворени разширителни резервоари въздухът е бил отстранен през разширителя в обратен поток (в системи с естествена циркулация) или по пътя (в системи с помпена циркулация), тогава това не се случва при затворени резервоари. Системата е напълно затворена и въздухът просто няма къде да излезе. За премахване въздушни шлюзовев горната част на тръбопровода са монтирани автоматични вентилационни отвори - устройства, оборудвани с поплавъци и спирателни вентили. С увеличаване на налягането клапанът се отваря и изпуска въздуха в атмосферата. Или крановете на Mayevsky са монтирани на всеки отоплителен радиатор. Тази част, инсталирана на отоплителни уреди, ви позволява да освободите въздушната тапа директно от радиаторите. Кранът Mayevsky е включен в комплекта на някои модели радиатори, но по-често се предлага отделно.

Ориз. 16. Автоматичен отвор за въздух

Принципът на действие на вентилационните отвори (фиг. 16) е, че при липса на въздух, поплавък вътре в устройството поддържа изходния клапан затворен. Тъй като въздухът се събира в поплавковата камера, нивото на водата във вентилационния отвор намалява. Поплавъкът се спуска и изпускателният клапан се отваря, през който въздухът се изхвърля в атмосферата. След изпускане на въздуха нивото на водата във въздушния отвор се повишава и поплавъкът се издига, което води до затваряне на изпускателния клапан. Процесът продължава, докато въздухът отново се събере в камерата на поплавъка и понижи нивото на водата, понижавайки поплавъка. Произвеждат се автоматични вентилационни отвори различни дизайни, форми и размери и може да се монтира и на двете главен тръбопроводи директно ( L-образна) на радиатори.

Кранът Mayevsky, за разлика от автоматичния вентилационен отвор, като цяло е обикновен щепсел с изходен канал и конусен винт, завинтен в него: чрез завъртане на винта каналът се освобождава и въздухът излиза навън. Завъртането на винта затваря канала. Има и вентилационни отвори, които използват вместо конусен винт метална топкаблокиране на изхода на въздуха.

Вместо автоматични вентилационни отвории кранове Mayevsky, въздушен сепаратор може да бъде включен в отоплителната система. Този инструмент се основава на прилагането на закона на Хенри. Въздухът, присъстващ в отоплителните системи, е частично разтворен и частично под формата на микромехурчета. Когато водата преминава (заедно с въздуха) през системата, тя навлиза в зоните различни температурии налягане. В съответствие със закона на Хенри, в някои области въздухът ще бъде освободен от водата, а в други ще се разтвори в нея. В котела охлаждащата течност се нагрява до висока температура, така че именно в нея от съдържащата въздух вода ще се освободи най-голямото числовъздух под формата на малки мехурчета. Ако не се отстранят незабавно, те ще се разтворят на други места в системата, където температурата е по-ниска. Ако микромехурчетата се отстранят веднага след котела, тогава на изхода на сепаратора ще получим безвъздушна вода, която ще абсорбира въздух в различни местасистеми. Този ефект се използва за абсорбиране на въздуха в системата и изпускането му в атмосферата чрез комбинация от бойлер и въздушен сепаратор. Процесът продължава непрекъснато, докато въздухът се отстрани напълно от системата.

Ориз. 17. Въздушен сепаратор

Работата на въздушния сепаратор (фиг. 17) се основава на принципа на сливане на микромехурчета. На практика това означава, че малки въздушни мехурчета се придържат към повърхността на специалните пръстени и се събират заедно, за да образуват големи мехурчета, които могат да се откъснат и да изплуват във въздушната камера на сепаратора. Тъй като течността тече през пръстените, тя се разминава в много различни посоки и дизайнът на пръстените е такъв, че цялата течност, преминаваща през тях, влиза в контакт с повърхността им, позволявайки на микромехурчетата да се прилепят и да се слеят.

Ориз. 18. Схематични схеми на отоплителни системи с помпена циркулация, разширителен резервоар от затворен тип и въздушен сепаратор

Сега нека се отклоним малко от въздуха и да се върнем към циркулационната помпа. В отоплителни системи с дълги тръбопроводи и в резултат на това с големи хидравлични загуби често са необходими доста мощни циркулационни помпи, които създават налягане върху изпускателната тръба, което е по-голямо от това, за което е предназначен отоплителният котел. С други думи, когато помпата е поставена на връщащата линия директно пред котела, връзките в топлообменника на котела може да изтекат. За да се предотврати това, мощни циркулационни помпи се монтират не пред котела, а зад него - на захранващия тръбопровод. И тогава възниква въпросът: къде да поставите въздушния сепаратор, зад помпата или пред нея? Водещите производители на отоплителни системи са решили този проблем и предлагат да се монтира сепаратор пред помпата (фиг. 18), за да се предпази от повреда от въздушни мехурчета.

И сега ще разгледаме по-подробно отоплителни системи с помпена циркулация.

За да функционира правилно системата за отопление на водата, е необходимо да се осигури желаната скорост на охлаждащата течност в системата. Ако скоростта е ниска, отоплението на помещението ще бъде много бавно и далечните радиатори ще бъдат много по-студени от близките. Напротив, ако скоростта на охлаждащата течност е твърде висока, тогава самата охлаждаща течност няма да има време да се загрее в котела, температурата на цялата отоплителна система ще бъде по-ниска. Добавено към нивото на шума. Както можете да видите, скоростта на охлаждащата течност в отоплителната система е много важен параметър. Нека разгледаме по-подробно каква трябва да бъде най-оптималната скорост.

Отоплителните системи, където се осъществява естествена циркулация, като правило, имат относително ниска скорост на охлаждащата течност. Спадът на налягането в тръбите се постига чрез правилното разположение на котела, разширителния резервоар и самите тръби - прави и връщащи се. Само правилно изчислениепреди инсталирането, ви позволява да постигнете правилното, равномерно движениеантифриз. Но все пак инерцията на отоплителните системи с естествена циркулация на течността е много голяма. Резултатът е бавно отопление на помещенията, ниска ефективност. Основното предимство на такава система е максималната независимост от електричеството, няма електрически помпи.

Най-често използваната отоплителна система в домовете е принудителна циркулацияантифриз. Основният елемент на такава система е циркулационна помпа. Той е този, който ускорява движението на охлаждащата течност, скоростта на течността в отоплителната система зависи от нейните характеристики.

Какво влияе върху скоростта на охлаждащата течност в отоплителната система:

Схема на отоплителната система,
- вид охлаждаща течност,
- мощност, производителност на циркулационната помпа,
- от какви материали са направени тръбите и техния диаметър,
- липса на въздушни задръствания и запушвания в тръби и радиатори.

За частна къща най-оптималната би била скоростта на охлаждащата течност в диапазона от 0,5 - 1,5 m / s.
За административни сгради - не повече от 2 m/s.
За промишлени помещения– не повече от 3 m/s.
Горната граница на скоростта на охлаждащата течност се избира главно поради нивото на шума в тръбите.

Много циркулационни помпи имат регулатор на дебита на течността, така че е възможно да изберете най-оптималния за вашата система. Самата помпа трябва да бъде избрана правилно. Не е необходимо да се взема с голям резерв на мощност, тъй като ще има повече консумация на електроенергия. При голяма дължина на отоплителната система, голям брой вериги, брой етажи и така нататък е по-добре да инсталирате няколко помпи с по-нисък капацитет. Например, поставете помпата отделно на топлия под, на втория етаж.

Скорост на водата в отоплителната система
Скорост на водата в отоплителната система За да функционира правилно системата за отопление на водата, е необходимо да се осигури желаната скорост на охлаждащата течност в системата. Ако скоростта е ниска,

Скоростта на движение на водата в тръбите на отоплителната система.

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam

О, и брат ти се заблуждава там!
Какво искаш нещо? „Военна тайна“ (как всъщност да го направя), за да разберете или да преминете курсова работа? Ако само курсова работа, то според ръководството за обучение, което учителят е написал и не знае нищо друго и не иска да знае. И ако го направите как дапак не приема.

1. Да минималенскоростта на движение на водата. Това е 0,2-0,3 m / s, от условието за отстраняване на въздуха.

2. Да максимумскорост, която е ограничена, за да не вдигат шум тръбите. Теоретично това трябва да се провери чрез изчисление и някои програми правят това. Практически знаещи хораизползвайте инструкциите на стария SNiP през 1962 г., където имаше маса маргиналнаскорости. Оттам и според всички справочници се разпръсна. Това е 1,5 m/s за диаметър 40 или повече, 1 m/s за диаметър 32, 0,8 m/s за диаметър 25. За по-малки диаметри имаше други ограничения, но тогава не дадоха по дяволите.

Допустимата скорост сега е в клауза 6.4.6 (до 3 m / s) и в Приложение G на SNiP 41-01-2003, само „доценти с кандидати“ се опитват, така че лошите студенти да не могат да го разберат. Там е обвързано и с нивото на шума, и с километри и други глупости.

Но приемливо е неоптимален. За оптималното в SNiP изобщо не се споменава.

3. Но все пак има оптималенскорост. Не някакви 0,8-1,5, а истинския. Или по-скоро не самата скорост, а оптимален диаметъртръби (скоростта сама по себе си не е важна) и като се вземат предвид всички фактори, включително разход на метал, трудоемка инсталация, конфигурация и хидравлична стабилност.

Ето и тайните формули:

0,037*G^0,49 - за сглобяеми линии
0,036*G^0,53 - за отоплителни щрангове
0,034*G^0,49 - за разклонена мрежа до намаляване на натоварването до 1/3
0,022*G^0,49 - за крайни секции на клон с натоварване 1/3 от целия клон

Тук навсякъде G е дебитът в t/h, но се оказва вътрешният диаметър в метри, който трябва да бъде закръглен до най-близкия по-голям стандарт.

Добре и правилномомчетата изобщо не задават никакви скорости, просто го правят жилищни сградивсички щрангове с постоянен диаметър и всички линии с постоянен диаметър. Но е твърде рано да знаете точно какви диаметри.

Скоростта на движение на водата в тръбите на отоплителната система
Скоростта на движение на водата в тръбите на отоплителната система. Отопление

Хидравлично изчислениетръбопроводи на отоплителната система

Както се вижда от заглавието на темата, в изчислението участват параметри, свързани с хидравликата, като дебит на охлаждащата течност, дебит на охлаждащата течност, хидравлично съпротивление на тръбопроводи и фитинги. В същото време има пълна връзка между тези параметри.

Например, с увеличаване на скоростта на охлаждащата течност, хидравличното съпротивление на тръбопровода се увеличава. С увеличаване на скоростта на потока на охлаждащата течност през тръбопровод с определен диаметър, скоростта на охлаждащата течност се увеличава и хидравличното съпротивление естествено се увеличава, като същевременно се променя диаметърът в голяма странаскоростта и хидравличното съпротивление са намалени. Чрез анализиране на тези взаимоотношения, хидравличният дизайн се превръща в един вид анализ на параметрите, за да се гарантира надеждно и ефективна работасистеми и намаляване на материалните разходи.

Отоплителната система се състои от четири основни компонента: тръбопроводи, нагреватели, топлогенератор, регулиране и спирателни вентили. Всички елементи на системата имат свои собствени характеристики на хидравлично съпротивление и трябва да се вземат предвид при изчислението. В същото време, както бе споменато по-горе, хидравличните характеристики не са постоянни. Производители отоплително оборудванеи материалите обикновено предоставят данни за хидравличните характеристики (специфична загуба на налягане) за материалите или оборудването, което произвеждат.

Номограма за хидравлично изчислениеполипропиленови тръбопроводи, произведени от FIRAT (Firat)

Специфичната загуба на налягане (загуба на налягане) на тръбопровода е посочена за 1 r.m. тръби.

След като анализирате номограмата, ще видите по-ясно посочените по-рано връзки между параметрите.

Така дефинирахме същността на хидравличното изчисление.

Сега нека преминем през всеки от параметрите поотделно.

Консумация на охлаждаща течност

Дебитът на охлаждащата течност, за по-широко разбиране на количеството охлаждаща течност, директно зависи от топлинния товар, който охлаждащата течност трябва да премести от топлогенератора към нагревателя.

По-конкретно, за хидравлично изчисление е необходимо да се определи дебитът на охлаждащата течност в дадена изчислителна област. Какво е населено място. Изчисленият участък от тръбопровода се приема за участък с постоянен диаметър с постоянен дебит на охлаждащата течност. Например, ако клон включва десет радиатора (условно всяко устройство с мощност 1 kW) и общият поток на охлаждащата течност се изчислява за пренос на топлинна енергия, равна на 10 kW от охлаждащата течност. Тогава първата секция ще бъде участъкът от топлогенератора до първия радиатор в клона (при условие, че диаметърът е постоянен в цялата секция) с дебит на охлаждащата течност за пренос от 10 kW. Втората секция ще бъде разположена между първия и втория радиатори с разход на топлопреминаване 9 kW и така нататък до последния радиатор. Изчислява се хидравличното съпротивление както на захранващия, така и на връщащия тръбопровод.

Дебитът на охлаждащата течност (kg / h) за обекта се изчислява по формулата:

Q акаунт - топлинно натоварванераздел W. Например, за горния пример, топлинният товар на първата секция е 10 kW или 1000 W.

c \u003d 4,2 kJ / (kg ° С) - специфична топлинавода

t g - проектна температура на горещата охлаждаща течност в отоплителната система, ° С

t o - проектна температура на охладената охлаждаща течност в отоплителната система, ° С.

Дебит на охлаждащата течност.

Препоръчва се минималният праг за скоростта на охлаждащата течност да бъде в рамките на 0,2 - 0,25 m / s. При по-ниски скорости започва процесът на освобождаване на излишния въздух, съдържащ се в охлаждащата течност, което може да доведе до образуване на въздушни джобове и в резултат на това пълна или частична повреда на отоплителната система. Горният праг на скоростта на охлаждащата течност е в диапазона от 0,6 - 1,5 m/s. Спазването на горната граница на скоростта избягва появата на хидравличен шум в тръбопроводите. На практика беше определен оптималният диапазон на скоростта от 0,3 - 0,7 m / s.

По-точен диапазон на препоръчителната скорост на охлаждащата течност зависи от материала на тръбопроводите, използвани в отоплителната система, или по-скоро от коефициента на грапавост вътрешна повърхносттръбопроводи. Например за стоманени тръбопроводипо-добре е да се придържате към скоростта на охлаждащата течност от 0,25 до 0,5 m / s за медни и полимерни (полипропиленови, полиетиленови, металопластични тръбопроводи) от 0,25 до 0,7 m / s или да използвате препоръките на производителя, ако има такива.

Дебит на охлаждащата течност
Дебит на охлаждащата течност. Хидравлично изчисляване на тръбопроводи на отоплителната система Както може да се види от заглавието на темата, такива параметри, свързани с хидравликата като дебит

Скорост - движение - охлаждаща течност

Скоростите на движение на топлоносителите в технологичните апарати обикновено осигуряват турбулентен режим на движение на потоците, при който, както е известно, има интензивен обмен на импулс, енергия и маса между съседни парцелипоток поради хаотични турбулентни пулсации. По отношение на физическата същност турбулентният топлопренос е конвективен.

Скоростта на охлаждащата течност в тръбопроводите на отоплителни системи с естествена циркулация обикновено е 0 05 - 0 2 m / s, а с изкуствена циркулация - 0 2 - 1 0 m / s.

Скоростта на движение на охлаждащата течност влияе върху скоростта на изсъхване на тухлата. От горните проучвания следва, че ускоряването на сушенето на тухли и увеличаването на скоростта на охлаждащата течност е по-забележимо, когато тази скорост е повече от 0 5 m / s. В първия период на сушене значително увеличение на скоростта на охлаждащата течност е пагубно за качеството на тухлата, ако охлаждащата течност не е достатъчно влажна.

Скоростта на движение на топлоносителя в тръбите на агрегатите за рекуперация на топлина трябва да бъде най-малко 0,35 m/s при всички режими на работа с вода като топлоносител и най-малко 0,25 m/s при незамръзваща топлина носител.

Скоростта на движение на охлаждащата течност в отоплителните системи се определя от хидравлично изчислениеи икономически съображения.

Скоростта на движение на топлоносителите, определена от напречното сечение на каналите топлообменник, варира в много широки граници и не може да бъде приет или установен без голяма грешка, докато не се реши въпросът за вида и размерите на топлообменника.

Скоростта на охлаждащата течност w оказва силно влияние върху топлопреминаването. Колкото по-висока е скоростта, толкова по-интензивен е топлопреминаването.

Скоростта на движение на топлоносителя в канала за сушене не трябва да надвишава 5 - 6 m / min, за да се избегне образуването на неравна повърхност на работния слой и прекомерно напрегната структура. На практика скоростта на охлаждащата течност се избира в диапазона от 2-5 m/min.

Скоростта на движение на охлаждащата течност в системите за водно отопление е разрешена до 1 - 15 m / s в жилищни и обществени сградии до 3 m/s в производствени помещения.

Увеличаването на скоростта на охлаждащата течност е от полза само до определена граница. Ако тази скорост е по-висока от оптималната, газовете няма да имат време да отдадат цялата си топлина на материала и ще напуснат барабана с висока температура.

Увеличаване на скоростта на топлоносителя може да се постигне и при елементарни (акумулаторни) топлообменници, които представляват батерия от няколко топлообменника, свързани последователно един с друг.

С увеличаване на скоростта на движение на топлоносителите, Re w / / v, коефициентът на топлопреминаване a и плътността се увеличават топлинен поток q a At. Въпреки това, заедно със скоростта, хидравличното съпротивление и консумацията на енергия на помпите, изпомпващи охлаждащата течност през топлообменника, се увеличават пропорционално на w2. Съществуват оптимална стойностскорост, определена чрез сравняване на увеличаването на интензивността на топлопреминаване и по-интензивното увеличаване на хидравличното съпротивление с увеличаване на скоростта.

За да се увеличи скоростта на движение на охлаждащата течност в пръстена, са подредени надлъжни и напречни прегради.

Голяма енциклопедияНефт и газ
Голямата енциклопедия на скоростта на нефт и газ - движение - охлаждаща течност

Метод за изчисляване на топлообменници

Дизайнът на топлообменниците е много разнообразен, но има обща техника топлотехнически изчисления, който може да се използва за частни изчисления, в зависимост от наличните първоначални данни.

Има два вида топлотехнически изчисления на топлообменници: проектиране (проектиране) и проверка.

Проектно изчислениесе прави при проектиране на топлообменник, когато се задават дебитите на топлоносителите и техните параметри. Целта на проектното изчисление е да се определи топлообменната повърхност и проектните размери на избрания апарат.

Изчисление за проверкаизвършени, за да се определи възможността за използване на съществуващи или стандартни топлообменници за тези технологични процесив който се използва тази машина. При изчислението за проверка се дават размерите на апарата и условията на неговата работа, а неизвестната стойност е производителността на топлообменника (действителна). Изчислението за проверка се извършва, за да се оцени работата на апарата в режими, различни от номиналните. Като този. По този начин целта на изчислението за проверка е да се изберат условия, които гарантират оптимален режимработа на устройството.

Проектното изчисление се състои от топлинни (топлотехника), хидравлични и механични изчисления.

Последователност на изчисляване на проекта. За извършване на изчислението трябва да се посочи: 1) видът на топлообменника (намотка, корпус и тръба, тръба в тръба, спирала и др.); 2) наименованието на отопляемите и охладените топлоносители (течност, пара или газ); 3) производителност на топлообменника (количество на един от топлоносителите, kg/s); 4) начална и крайна температура на топлоносителите.

Необходимо е да се определят: 1) физически параметри и скорости на движение на топлоносителите; 2) скоростта на потока на нагряващата или охлаждащата охлаждаща течност върху основата топлинен баланс; 3) движещата сила на процеса, т.е. средна температурна разлика; 4) топлопреминаване и коефициенти на топлопреминаване; 5) повърхност за пренос на топлина; 6) проектни размери на апарата: дължина, диаметър и брой навивки на бобината, дължина, брой тръби и диаметър на корпуса в корпусно-тръбен апарат, брой навивки и диаметър на корпуса в спираловиден топлообменник и др.; 7) диаметри на фитинги за вход и изход на топлоносители.

Преносът на топлина между охлаждащите течности варира значително в зависимост от физични свойстваи параметри на топлообменните среди, както и върху хидродинамичните условия на движение на топлоносителите.

В задачата за проектиране са посочени работните среди (топлоносители), техните начални и крайни температури. Трябва да се дефинира средна температураза всяка среда и при тази температура намерете стойностите на техните физически параметри от референтните таблици.

Средната температура на средата може да се определи приблизително като средноаритметично от началното t n и крайното t до температури.

Основен физически параметриработни среди са: плътност, вискозитет, специфична топлина, топлопроводимост, точка на кипене, скрита топлина на изпарение или кондензация и др.

Тези параметри са представени под формата на таблици, диаграми, монограми в справочниците.

При проектирането на топлообменно оборудване трябва да се стремим да създадем такива дебити на топлоносители (техните работни среди), при които коефициентите на топлопреминаване и хидравличните съпротивления биха били икономически изгодни.

Изборът на подходяща скорост има голямо значениеза добра работа на топлообменника, тъй като с увеличаване на скоростта коефициентите на топлопреминаване се увеличават значително и топлообменната повърхност намалява, т.е. устройството има по-малки конструктивни размери. Едновременно с увеличаването на скоростта се увеличава хидравличното съпротивление на апарата, т.е. консумация на енергия за задвижването на помпата, както и опасността от воден чук и вибрации на тръбата. Минимална стойностскоростта се определя от постигането на турбулентен поток (за лесно подвижни течности с нисък вискозитет, критерият на Рейнолдс Re > 10000).

Средната скорост на средата се определя от уравненията на обемния и масовия дебит:

г-ца; , kg / (m 2 s), (9.1)

където е средната линейна скорост, m/s; V—обемен дебит, m3/s; S е площта на напречното сечение на потока, m2; – средна масова скорост, kg/(m 2 /s); G- масов поток, кг/с.

Връзка между масата и линейната скорост:

, (9.2)

където е плътността на средата, kg/m 3 .

За прилаганите диаметри на тръбите (57, 38 и 25 mm) се препоръчва скоростта на течностите да се приема на практика 1,5 - 2 m/s, не по-висока от 3 m/s, най-ниската граница на скоростта за повечето течности е 0,06 - 0,3 m /s . Скоростта, съответстваща на Re = 10000 за течности с нисък вискозитет, в повечето случаи не надвишава 0,2 - 0,3 m/s. За вискозните течности турбулентността на потока се постига при значително високи скорости, следователно при изчисленията е необходимо да се приеме леко турбулентен или дори ламинарен режим.

За газове при атмосферно наляганеДопускат се масови скорости от 15 - 20 kg / (m 2 s), най-ниската граница е 2 - 2,5 kg / (m 2 s), и линейни скоростидо 25 m/s; за наситени парипри кондензиране се препоръчва скоростта да бъде настроена до 10 m/s.

Скоростта на движение на работната среда в разклонителните тръби на фитингите: за наситена пара 20 - 30 m/s; за прегрята пара - до 50 m/s; за течности - 1,5 - 3 m / s; за отопление на парен кондензат - 1 - 2 m/s.