Hitrost gibanja hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu. Hidravlični izračun ogrevalnega sistema

Revija Heat Supply News št. 1, 2005, www.ntsn.ru

dr. O.D. Samarin, izredni profesor Moskovske državne univerze za gradbeništvo

Trenutno obstoječi predlogi glede optimalne hitrosti gibanja vode v cevovodih sistemov za oskrbo s toploto (do 3 m/s) in dovoljenih specifičnih izgub tlaka R (do 80 Pa/m) temeljijo predvsem na tehnično-ekonomskih izračunih. Upoštevajo, da se z naraščajočo hitrostjo zmanjšajo odseki cevovodov in zmanjša obseg toplotne izolacije, t.j. zmanjšajo se kapitalske naložbe v omrežno napravo, hkrati pa se zaradi povečanja hidravličnega upora povečajo obratovalni stroški za črpanje vode in obratno. Potem optimalna stopnja ustreza minimumu znižanih stroškov za ocenjeno amortizacijsko dobo sistema.

Vendar pod pogoji tržno gospodarstvo ne pozabite upoštevati diskontiranja obratovalnih stroškov E (rubljev/leto) in kapitalskih stroškov K (rubljev). V tem primeru ima formula za izračun skupnih diskontiranih stroškov (SDZ) pri uporabi izposojenih sredstev naslednjo obliko:

AT ta primer- diskontni koeficienti za kapital in stroški operacije, izračunano glede na ocenjeno amortizacijsko dobo T (leta), in diskontno stopnjo р. Slednji upošteva stopnjo inflacijskega in naložbenega tveganja, torej v končni fazi stopnjo nestabilnosti gospodarstva in naravo sprememb trenutnih tarif, in se običajno določa z metodo strokovnih ocen. V prvem približku vrednost p ustreza letni obresti za bančno posojilo. V praksi se lahko vzame v višini obrestne mere refinanciranja Centralne banke Ruske federacije. Od 15. januarja 2004 znaša 14 % letno.

Poleg tega ni vnaprej znano, da bo minimalna SDZ ob upoštevanju diskontiranja ustrezala enaki stopnji hitrosti vode in specifičnim izgubam, ki jih priporoča literatura. Zato je priporočljivo izvesti nove izračune z uporabo trenutnega razpona cen za cevovode, toplotno izolacijo in električno energijo. V tem primeru, če predpostavimo, da cevovodi delujejo v pogojih kvadratnega upornega načina, in izračunamo specifične izgube tlaka po formulah, navedenih v literaturi, lahko dobimo naslednjo formulo za optimalni pretok vode:

Tukaj je K ti koeficient dviga stroškov cevovodov zaradi prisotnosti toplotne izolacije. Pri uporabi domačih materialov, kot so preproge iz mineralne volne, se lahko vzame K ti = 1,3. Parameter C D je cena na enoto enega metra cevovoda (rubljev/m2), deljena z notranjim premerom D (m). Ker je v cenikih običajno navedena cena v rubljih na tono kovine C m, je treba preračun izvesti v skladu z očitnim razmerjem, kjer je debelina stene cevovoda (mm), \u003d 7,8 t / m 3 - gostota materiala cevovoda. Vrednost C el ustreza tarifi za električno energijo. Po podatkih OAO Mosenergo je za prvo polovico leta 2004 za komunalne odjemalce C el = 1,1723 rubljev/kWh.

Formulo (2) dobimo iz pogoja d(SDZ)/dv=0. Določanje obratovalnih stroškov je bilo izvedeno ob upoštevanju dejstva, da je ekvivalentna hrapavost sten cevovodov 0,5 mm, učinkovitost omrežnih črpalk pa približno 0,8. Gostota vode p w je bila za tipično temperaturno območje v ogrevalnem omrežju enaka 920 kg/m 3 . Poleg tega je bilo predvideno, da se kroženje v omrežju izvaja vse leto, kar je glede na potrebe oskrbe s toplo vodo povsem upravičeno.

Analiza formule (1) kaže, da za dolgi roki amortizacija T (10 let in več), značilna za ogrevalna omrežja, je razmerje diskontnih koeficientov skoraj enako njegovi mejni minimalni vrednosti p/100. V tem primeru izraz (2) daje najnižjo ekonomsko izvedljivo hitrost vode, ki ustreza pogoju, ko letne obresti za najeto posojilo za gradnjo je enak letnemu dobičku od znižanja obratovalnih stroškov, t.j. z neskončno dobo vračila. Ob koncu časa bo optimalna hitrost višja. Toda v vsakem primeru bo ta stopnja presegla izračunano brez popusta, saj je takrat, kot je enostavno videti, , in v sodobnih razmerah dokler se ne izkaže 1/T< р/100.

Vrednosti optimalne hitrosti vode in ustreznih specifičnih izgub tlaka, ki jim ustrezajo, izračunane z izrazom (2) pri povprečni ravni C D in mejnem razmerju, so prikazane na sl.1. Upoštevati je treba, da formula (2) vključuje vrednost D, ki ni znana vnaprej, zato je najprej priporočljivo nastaviti povprečno vrednost hitrosti (reda 1,5 m/s), določiti premer od dani pretok vode G (kg/h), nato pa izračunajte dejansko hitrost in optimalno hitrost iz (2) in preverimo, če je v f večji od v opt. V nasprotnem primeru zmanjšajte premer in ponovite izračun. Prav tako je možno dobiti razmerje neposredno med G in D. Za povprečno raven C D je prikazano na sl. 2.

Tako ekonomsko optimalna hitrost vode v ogrevalnih omrežjih, izračunana za razmere sodobnega tržnega gospodarstva, načeloma ne presega mej, ki jih priporoča literatura. Vendar je ta stopnja manj odvisna od premera, kot če je izpolnjen pogoj za dovoljene specifične izgube, za majhne in srednje premere pa se izkaže, da so ustrezne višje vrednosti R do 300 - 400 Pa/m. Zato je bolje še dodatno zmanjšati kapitalske naložbe (v

v tem primeru - za zmanjšanje preseka in povečanje hitrosti) in s tem več višja je diskontna stopnja. Zato je v praksi v številnih primerih želja po zmanjšanju enkratnih stroškov med napravo inženirski sistemi dobi teoretično utemeljitev.

Literatura

1. A.A. Ionin in drugi Oskrba s toploto. Učbenik za srednje šole. - M.: Stroyizdat, 1982, 336 str.

2. V. G. Gagarin. Kriterij povračila stroškov za povečanje toplotne zaščite ovojov stavb v različnih državah. sob. poročilo konf. NIISF, 2001, str. 43 - 63.

Kot je bilo že večkrat omenjeno, je glavna pomanjkljivost ogrevalnega sistema s naravno cirkulacijo hladilna tekočina je nizek obtočni tlak (zlasti v stanovanjskem sistemu) in posledično povečan premer cevi. Dovolj je, da naredite rahlo napako pri izbiri premera cevi in ​​hladilna tekočina je že "vpeta" in ne more premagati hidravličnega upora. Sistem lahko "odprete" brez večjih sprememb: vklopite obtočno črpalko (slika 12) in prenesite ekspanzijsko posodo iz dovoda v povratek. Treba je opozoriti, da prenos ekspanderja na povratni vod ni vedno potreben. S preprosto spremembo preprostega ogrevalnega sistema, na primer stanovanjskega, lahko rezervoar pustite tam, kjer je stal. S pravilno rekonstrukcijo ali vgradnjo novega sistema se rezervoar prenese na povratni vod in zamenja iz odprtega v zaprt.

riž. 12. Obtočna črpalka

Kakšne moči naj bo obtočna črpalka, kako in kje jo namestiti?

Obtočne črpalke za gospodinjski sistemi Ogrevalni sistemi imajo nizko porabo električne energije - približno 60–100 vatov, torej kot običajna žarnica ne dvigajo vode, ampak ji le pomagajo pri premagovanju lokalnih uporov v ceveh. Te črpalke lahko primerjamo s propelerjem (propelerjem) ladje: propeler potiska vodo in poganja ladjo, vendar se voda v oceanu ne zmanjša ali poveča, torej celotna vodna bilanca ostane enaka. Obtočna črpalka, ki je pritrjena na cevovod, potiska vodo, a ne glede na to, koliko jo potiska ven, nanjo priteče enaka količina vode na drugi strani, se pravi strah, da bo črpalka potisnila hladilno tekočino skozi odprt ekspander. zaman: ogrevalni sistem je zaprt krog in količina vode v njem je konstantna. Poleg cirkulacije centralizirani sistemi lahko vključeni pospeševalne črpalke, ki povečujejo pritisk in so sposobne dvigniti vodo, bi jih pravzaprav morali imenovati črpalke, krožnim, prevedenim v splošno razumljiv jezik, pa težko rečemo črpalke - torej ... ventilatorji. Ne glede na to, koliko navaden gospodinjski ventilator zraka po stanovanju, lahko le ustvarja vetrič (kroženje zraka), vendar tudi v tesno zaprtem prostoru ne more spremeniti atmosferskega tlaka.

Zaradi uporabe obtočne črpalke se doseg ogrevalnega sistema znatno poveča, premeri cevovodov se zmanjšajo, sisteme pa je mogoče priključiti na kotle s povečanimi parametri hladilne tekočine. Za zagotovitev tihega delovanja sistema za ogrevanje vode s cirkulacija črpalke, hitrost gibanja hladilne tekočine ne sme presegati: v cevovodih, položenih v glavnih prostorih stanovanjskih stavb, z nazivnimi premeri cevi 10, 15 in 20 mm ali več, 1,5; 1,2 in 1 m / s; v cevovodih, položenih v pomožnih prostorih stanovanjskih stavb - 1,5 m / s; v cevovodih, položenih v pomožnih zgradbah - 2 m / s.

Da bi zagotovili brezšumnost sistema in dobavo potrebne količine hladilne tekočine, je treba narediti majhen izračun. Že vemo, kako približno določiti potrebno moč kotla (v kilovatih) glede na površino ogrevanih prostorov. Optimalni pretok vode, ki prehaja skozi kotel, ki ga priporočajo številni proizvajalci kotlovske opreme, se izračuna z uporabo preproste empirične formule: Q=P, kjer je Q pretok hladilne tekočine skozi kotel, l/min; P - moč kotla, kW. Na primer, za kotel 30 kW je pretok vode približno 30 l/min. Za določitev pretoka hladilne tekočine v katerem koli delu obtočnega obroča uporabljamo isto formulo, pri čemer poznamo moč radiatorjev, nameščenih v tem odseku, na primer izračunamo pretok vode za radiatorje, nameščene v enem prostoru. Recimo, da je moč radiatorjev 6 kW, kar pomeni, da bo pretok hladilne tekočine približno 6 l / min.

Glede na pretok vode določimo premere cevovodov (tabela 1). Te vrednosti ustrezajo v praksi sprejetim premerom cevi s pretokom hladilne tekočine, ki teče skozi njih s hitrostjo največ 1,5 metra na sekundo.

Tabela 1

Nato določimo moč obtočne črpalke. Za vsakih 10 metrov dolžine obtočnega obroča je potrebno 0,6 metra višine črpalke. Na primer, če celotna dolžina cevni obroč 90 metrov, glava črpalke mora biti 5,4 metra. Gremo v trgovino (ali izberemo iz kataloga) in kupimo črpalko s tlakom, ki nam ustreza. Če se uporabljajo cevi manjših premerov od priporočenih v prejšnjem odstavku, je treba moč črpalke povečati, saj tanjše kot so cevi, večji je hidravlični upor v njih. V skladu s tem se pri uporabi cevi velikih premerov moč črpalke lahko zmanjša.

Da bi zagotovili stalno kroženje vode v ogrevalnih sistemih, je priporočljivo namestiti vsaj dve obtočni črpalki, od katerih ena deluje, druga (na obvodu) je rezervna. Ali pa je ena črpalka nameščena na sistemu, druga pa leži na osamljenem mestu, v primeru hitre zamenjave, če se prva pokvari.

Treba je opozoriti, da je izračun ogrevalnega sistema, predstavljen tukaj, izjemno primitiven in ne upošteva številnih dejavnikov in značilnosti. individualni sistem ogrevanje. Če gradite kočo s kompleksno arhitekturo ogrevalnega sistema, potem morate točni izračuni. To lahko storijo samo inženirji ogrevanja. Zgradite večmilijonsko strukturo brez izvršilna dokumentacija- projekt, ki upošteva vse značilnosti objekta, je skrajno nesmiseln.

Obtočna črpalka v ogrevalnem sistemu je napolnjena z vodo in doživlja enak (če se voda ne segreva) hidrostatični tlak na obeh straneh - s strani dovodne (sesalne) in odvodne (odvodne) cevi, povezane s toplotnimi cevmi. moderno obtočne črpalke, izdelani z vodno mazanimi ležaji, se lahko namestijo tako na dovodni kot povratni cevovod, najpogosteje pa na povratni vod. Sprva je bil to posledica čisto tehničnega razloga: ko je bil postavljen v več hladna voda podaljšala se je življenjska doba ležajev, rotorja in polnilne škatle, skozi katero gre gred črpalke. In zdaj so postavljeni na povratni vod precej iz navade, saj je z vidika ustvarjanja umetnega kroženja vode v zaprtem krogu lokacija obtočne črpalke indiferentna. Čeprav je njihova namestitev na dovodni cevovod, kjer je običajno manjši hidrostatični tlak, bolj racionalna. Na primer, ekspanzijski rezervoar je nameščen v vašem sistemu na višini 10 m od kotla, kar pomeni, da ustvarja statični tlak 10 m vodnega stolpca, vendar ta trditev velja samo za spodnji cevovod, v zgornjem eni bo pritisk manjši, saj bo vodni stolpec tukaj manjši. Kamor koli postavimo črpalko, bo na obeh straneh izpostavljena enakemu tlaku, tudi če je nameščena na navpični glavni dovodni ali povratni dvižni vod, bo razlika v tlaku med obema šobama črpalke majhna, saj sta črpalki majhni.

Vendar pa ni vse tako preprosto. Črpalka, ki deluje v zaprtem krogu ogrevalnega sistema, izboljša cirkulacijo tako, da z ene strani potiska vodo v toplotno cev in jo sesa z druge strani. Nivo vode v ekspanzijski posodi se ob zagonu obtočne črpalke ne bo spremenil, saj enakomerno delujoča črpalka zagotavlja kroženje le s konstantno količino vode. Ker pod temi pogoji (enakomernost črpalke in konstantnost volumna vode v sistemu) ostane nivo vode v ekspanzijski posodi nespremenjen, ne glede na to, ali črpalka deluje ali ne, hidrostatični tlak na točki, kjer ekspander je priključen na sistemske cevi bo konstanten. Ta točka se imenuje nevtralna, saj obtočni tlak, ki ga razvije črpalka, ne vpliva na statični tlak, ki ga ustvari ekspanzijski rezervoar. Z drugimi besedami, tlak obtočne črpalke je na tej točki nič.

v katerem koli zaprtem hidravlični sistem obtočna črpalka uporablja ekspanzijsko posodo kot referenčno točko, pri kateri tlak, ki ga razvije črpalka, spremeni svoj predznak: do te točke črpalka, ki ustvarja kompresijo, črpa vodo, za njo, kar povzroči redčenje, sesa vodo. Vsi toplotni cevovodi sistema od črpalke do točke stalnega tlaka (šteje v smeri gibanja vode) bodo pripadali izpustnemu območju črpalke. Vse toplotne cevi po tej točki - do sesalne cone. Z drugimi besedami, če je obtočna črpalka vstavljena v cevovod takoj za priključno točko ekspanzijski rezervoar, potem bo sesala vodo iz rezervoarja in jo črpala v sistem, če je črpalka nameščena pred priključno točko rezervoarja, potem bo črpalka črpala vodo iz sistema in jo črpala v rezervoar.

Pa kaj, kaj nam je vseeno, ali črpalka črpa vodo iz rezervoarja ali jo črpa vanj, le da jo obrača po sistemu. In obstaja bistvena razlika: statični tlak, ki ga ustvari ekspanzijski rezervoar, moti delovanje sistema. V cevovodih, ki se nahajajo v izpustnem območju črpalke, je treba upoštevati povečanje hidrostatičnega tlaka v primerjavi s tlakom vode v mirovanju. Nasprotno, pri cevovodih, ki se nahajajo v sesalni coni črpalke, je treba upoštevati znižanje tlaka, medtem ko je možno, da hidrostatični tlak ne pade le na atmosferski tlak, ampak se lahko pojavi celo vakuum. To pomeni, da zaradi razlike v tlaku v sistemu obstaja nevarnost sesanja ali izpusta zraka ali vrenja hladilne tekočine.

Da bi se izognili motnjam kroženja vode zaradi vrenja ali sesanja zraka, je treba pri načrtovanju in hidravličnem izračunu sistemov za ogrevanje vode upoštevati naslednje pravilo: v sesalni coni na kateri koli točki cevovodov ogrevalnega sistema mora biti hidrostatični tlak ostanejo preveliki, ko črpalka deluje. Obstajajo štirje načini za izvajanje tega pravila (slika 13).

riž. 13. Shematski diagrami ogrevalni sistemi s cirkulacijo črpalke in odprto ekspanzijsko posodo

1. Vstani ekspanzijski rezervoar na zadostno višino (običajno vsaj 80 cm). To je dokaj preprosta metoda pri rekonstrukciji sistemov z naravno cirkulacijo v črpalni obtok, vendar zahteva znatno višino podstrešni prostor in skrbno izolacijo ekspanzijske posode.
2. Premikanje ekspanzijske posode na najnevarnejšo zgornjo točko, da se zgornji vod vključi v izpustno območje. Tukaj je treba podati razlago. V novem ogrevalnih sistemov ah, dovodni cevovodi s cirkulacijo črpalke so narejeni s pobočji ne od kotla, ampak proti kotlu, tako da se zračni mehurčki premikajo skupaj z vodo, saj jim gibalna sila obtočne črpalke ne bo dovolila, da bi plavali proti toku, kot je bilo v sistemih z naravno cirkulacijo. Zato se najvišja točka sistema ne doseže na glavnem dvižnem vodu, temveč na najbolj oddaljenem. Za rekonstrukcijo starega sistema z naravno cirkulacijo v črpalno postajo je ta metoda precej naporna, saj zahteva spremembo cevovodov, za ustvarjanje novega sistema pa ni upravičena, saj so možne druge, uspešnejše možnosti.
3. Priključitev cevi ekspanzijske posode blizu sesalne cevi obtočne črpalke. Z drugimi besedami, če rekonstruiramo stari sistem z naravno cirkulacijo, potem rezervoar preprosto odrežemo od dovodnega voda in ga ponovno pritrdimo na povratni vod za obtočno črpalko in s tem ustvarimo največ ugodnih razmerah.
4. Odstopimo od običajne postavitve črpalke na povratnem vodu in jo vklopimo v dovodnem vodu takoj za priključno točko ekspanzijske posode. Pri rekonstrukciji sistema z naravno cirkulacijo je to najlažji način: črpalko preprosto vgradimo v dovodno cev, ne da bi kaj drugega naredili. Vendar pa je treba k izbiri črpalke pristopiti zelo previdno, navsezadnje jo vgradimo neugodnih razmerah visoke temperature. Črpalka bo morala služiti dolgo in zanesljivo, to pa lahko zagotovijo samo ugledni proizvajalci.

Sodobni trg vodovodnih in ogrevalnih naprav vam omogoča zamenjavo ekspanzijskih rezervoarjev odprtega tipa zapreti. V zaprtem rezervoarju sistemska tekočina ne pride v stik z zrakom: hladilna tekočina ne izhlapi in ni obogatena s kisikom. To zmanjša izgubo toplote in vode, zmanjša notranjo korozijo ogrevalnih naprav. Tekočina ne bo nikoli izlila iz zaprtega rezervoarja.

Ekspanzijski rezervoar zaprtega tipa("ekspansomat") - kapsula sferične ali ovalne oblike, ki je znotraj zaprta membrana razdeljena na dva dela: zrak in tekočino. Zmes, ki vsebuje dušik, se pod določenim pritiskom črpa v zračni del telesa. Pred polnjenjem ogrevalnega sistema z vodo, tlak mešanica plinov znotraj rezervoarja tesno pritisne membrano na vodni del rezervoarja. Ogrevanje vode vodi do ustvarjanja delovnega tlaka in povečanja prostornine hladilne tekočine - membrana se upogne proti plinskemu delu rezervoarja. Pri največjem delovnem tlaku in največja povečava volumna vode, se vodni del rezervoarja napolni in mešanica plinov se maksimalno stisne. Če tlak še naprej narašča in prostornina hladilne tekočine še naprej raste, potem varnostni ventil kapljanje vode (slika 14).

riž. 14. Tip membrane ekspanzijske posode

Prostornina rezervoarja je izbrana tako, da njegova uporabna prostornina ni manjša od prostornine toplotnega raztezanja hladilne tekočine, predhodni zračni tlak v plinskem delu rezervoarja pa je enak statični tlak stolpec hladilne tekočine v sistemu. Takšna izbira tlaka mešanice plinov vam omogoča, da membrano obdržite v ravnotežnem (ne raztegnjenem) položaju, ko je ogrevalni sistem napolnjen, vendar ni vklopljen.

Rezervoar zaprtega tipa je mogoče postaviti kjerkoli v sistemu, praviloma pa je nameščen poleg kotla, saj mora biti temperatura tekočine na mestu namestitve ekspanzijske posode čim nižja. In že vemo, da je obtočno črpalko najbolje namestiti takoj za ekspanderjem, kjer so zanjo (in za ogrevalni sistem kot celoto) ustvarjeni najugodnejši pogoji (slika 15).

riž. 15. Shematski diagrami ogrevalnih sistemov s cirkulacijo črpalke in ekspanzijsko posodo zaprtega tipa

Vendar pa se pri takšni shemi ogrevalnega sistema soočamo z dvema težavama: odstranjevanjem zraka in visok krvni pritisk na kotlu.

Če je bil v sistemih z odprtimi ekspanzijskimi posodami zrak odstranjen skozi ekspander v nasprotnem (v sistemih z naravno cirkulacijo) ali na poti (v sistemih s črpano cirkulacijo), se to pri zaprtih rezervoarjih ne zgodi. Sistem je popolnoma zaprt in zraka preprosto ni nikamor. Za odstranjevanje zračne zapore na vrhu cevovoda so nameščene avtomatske zračnike - naprave, opremljene s plovci in zaporni ventili. Ko se tlak poveča, se ventil odpre in odvaja zrak v ozračje. Ali pa so pipe Mayevsky nameščene na vsakem ogrevalnem radiatorju. Ta del, nameščen na grelnih napravah, omogoča sprostitev zračnega čepa neposredno iz radiatorjev. Žerjav Mayevsky je vključen v komplet nekaterih modelov radiatorjev, pogosteje pa je na voljo ločeno.

riž. 16. Avtomatska zračnica

Načelo delovanja zračnih odprtin (slika 16) je, da v odsotnosti zraka plovec znotraj naprave drži izstopni ventil zaprt. Ko se zrak nabira v plovni komori, se nivo vode v odprtini za zrak zniža. Plovec se spusti in odpre se izpušni ventil, skozi katerega se zrak odvaja v ozračje. Po sprostitvi zraka se nivo vode v zračnici dvigne in plovec se dvigne, kar vodi do zapiranja izpušnega ventila. Postopek se nadaljuje, dokler se zrak ponovno ne zbere v plovni komori in zniža nivo vode, s čimer se plovec zniža. Proizvajajo se avtomatske zračnike različni dizajni, oblike in velikosti in se lahko namesti na oba glavni cevovod in neposredno ( v obliki črke L) na radiatorjih.

Žerjav Mayevsky je za razliko od samodejnega prezračevalnika na splošno navaden čep z izhodnim kanalom in vanj privit stožčasti vijak: z obračanjem vijaka se kanal sprosti in zrak pride ven. Z obračanjem vijaka se kanal zapre. Obstajajo tudi zračniki, ki se uporabljajo namesto konusnega vijaka kovinska kroglica blokira izhod zraka.

Namesto avtomatske zračnike in pipe Mayevsky, se lahko v ogrevalni sistem vključi ločevalnik zraka. Ta instrument temelji na uporabi Henryjevega zakona. Zrak, ki je prisoten v ogrevalnih sistemih, je delno raztopljen in delno v obliki mikromehurčkov. Ko voda (skupaj z zrakom) prehaja skozi sistem, vstopi v območja različne temperature in pritisk. V skladu s Henryjevim zakonom se bo na nekaterih območjih zrak sprostil iz vode, v drugih pa se bo v njej raztopil. V kotlu se hladilna tekočina segreje na visoko temperaturo, zato se bo v njej sprostila voda, ki vsebuje zrak največje število zrak v obliki drobnih mehurčkov. Če jih ne odstranite takoj, se bodo raztopili na drugih mestih v sistemu, kjer je temperatura nižja. Če mikromehurčke odstranimo takoj po kotlu, potem na izhodu iz separatorja dobimo brezzračno vodo, ki bo absorbirala zrak v različnih mestih sistemi. Ta učinek se uporablja za absorpcijo zraka v sistemu in njegovo odvajanje v ozračje s kombinacijo kotla in ločevalnika zraka. Postopek se nadaljuje, dokler se zrak popolnoma ne odstrani iz sistema.

riž. 17. Ločevalnik zraka

Delovanje separatorja zraka (slika 17) temelji na principu fuzije mikromehurčkov. V praksi to pomeni, da se majhni zračni mehurčki oprimejo površine posebnih obročev in se zbirajo skupaj, da tvorijo velike mehurčke, ki se lahko odlomijo in priplavajo v zračno komoro separatorja. Ko tekočina teče skozi obroče, se razhaja v več različnih smereh, zasnova obročev pa je taka, da vsa tekočina, ki prehaja skozi njih, pride v stik z njihovo površino, kar omogoča, da se mikromehurčki oprimejo in združijo.

riž. 18. Shematski diagrami ogrevalnih sistemov s cirkulacijo črpalke, ekspanzijsko posodo zaprtega tipa in zračnim separatorjem

Zdaj pa se malo oddaljimo od zraka in se vrnimo k obtočni črpalki. V ogrevalnih sistemih z dolgimi cevovodi in posledično z velikimi hidravličnimi izgubami so pogosto potrebne precej močne obtočne črpalke, ki ustvarjajo pritisk na odvodni cev, ki je večji od tistega, za katerega je zasnovan ogrevalni kotel. Z drugimi besedami, če je črpalka nameščena na povratni vod neposredno pred kotlom, lahko priključki v toplotnem izmenjevalniku kotla puščajo. Da se to ne bi zgodilo, so močne obtočne črpalke nameščene ne pred kotlom, ampak za njim - na dovodnem cevovodu. In potem se postavlja vprašanje: kam postaviti ločevalnik zraka, za črpalko ali pred njo? Vodilni proizvajalci ogrevalnih sistemov so to težavo rešili in predlagajo namestitev separatorja pred črpalko (slika 18), ki jo zaščiti pred poškodbami zaradi zračnih mehurčkov.

In zdaj bomo podrobneje razmislili o ogrevalnih sistemih s cirkulacijo črpalke.

Za pravilno delovanje sistema za ogrevanje vode je potrebno zagotoviti želeno hitrost hladilne tekočine v sistemu. Če je hitrost nizka, bo ogrevanje prostora zelo počasno in oddaljeni radiatorji bodo veliko hladnejši od bližnjih. Nasprotno, če je hitrost hladilne tekočine previsoka, se sama hladilna tekočina ne bo imela časa segreti v kotlu, temperatura celotnega ogrevalnega sistema bo nižja. Dodano ravni hrupa. Kot lahko vidite, je hitrost hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu zelo pomemben parameter. Oglejmo si podrobneje, kakšna bi morala biti najbolj optimalna hitrost.

Ogrevalni sistemi, kjer poteka naravna cirkulacija, imajo praviloma relativno nizko hitrost hladilne tekočine. Padec tlaka v ceveh se doseže s pravilno lokacijo kotla, ekspanzijske posode in samih cevi - naravnost in povratek. Samo pravilen izračun pred namestitvijo vam omogoča, da dosežete pravilno, enakomerno gibanje hladilno sredstvo. Toda še vedno je vztrajnost ogrevalnih sistemov z naravno cirkulacijo tekočine zelo velika. Rezultat je počasno ogrevanje prostorov, nizka učinkovitost. Glavna prednost takšnega sistema je največja neodvisnost od električne energije, ni električnih črpalk.

Najpogosteje uporabljen sistem ogrevanja v domovih je prisilno cirkulacijo hladilno sredstvo. Glavni element takšnega sistema je obtočna črpalka. On je tisti, ki pospešuje gibanje hladilne tekočine, hitrost tekočine v ogrevalnem sistemu je odvisna od njegovih značilnosti.

Kaj vpliva na hitrost hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu:

Shema ogrevalnega sistema,
- vrsta hladilne tekočine,
- moč, zmogljivost obtočne črpalke,
- iz katerih materialov so cevi izdelane in njihov premer,
- odsotnost zračnih zastojev in blokad v ceveh in radiatorjih.

Za zasebno hišo bi bila najbolj optimalna hitrost hladilne tekočine v območju 0,5 - 1,5 m / s.
Za upravne zgradbe - ne več kot 2 m / s.
Za industrijskih prostorih– ne več kot 3 m/s.
Zgornja meja hitrosti hladilne tekočine je izbrana predvsem zaradi ravni hrupa v ceveh.

Številne obtočne črpalke imajo regulator pretoka tekočine, zato je mogoče izbrati najbolj optimalnega za vaš sistem. Samo črpalko je treba izbrati pravilno. Ni ga treba jemati z veliko rezervo moči, saj bo poraba električne energije večja. Z veliko dolžino ogrevalnega sistema, velikim številom krogov, številom nadstropij in tako naprej je bolje namestiti več črpalk manjše zmogljivosti. Na primer, postavite črpalko ločeno na toplo nadstropje, v drugo nadstropje.

Hitrost vode v ogrevalnem sistemu
Hitrost vode v ogrevalnem sistemu Za pravilno delovanje sistema za ogrevanje vode je potrebno zagotoviti želeno hitrost hladilne tekočine v sistemu. Če je hitrost nizka,

Hitrost gibanja vode v ceveh ogrevalnega sistema.

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam

Oh, in tvojega brata tam zavajajo!
kaj hočeš nekaj? "Vojaška skrivnost" (kako to dejansko storiti), če želite izvedeti, ali opraviti nalogo? Če le tečajna naloga, pa po priročniku za usposabljanje, ki ga je napisal učitelj, drugega pa ne zna in ne želi vedeti. In če to storite kakoše vedno ne sprejme.

1. Da minimalno hitrost gibanja vode. To je 0,2-0,3 m / s, od pogoja odstranitve zraka.

2. Da največ hitrost, ki je omejena, da cevi ne povzročajo hrupa. Teoretično je treba to preveriti z izračunom in nekateri programi to počnejo. Praktično razgledani ljudje uporabite navodila starega SNiP leta 1962, kjer je bila miza obrobno hitrosti. Od tam in po vseh referenčnih knjigah se je razpršilo. To je 1,5 m/s za premer 40 ali več, 1 m/s za premer 32, 0,8 m/s za premer 25. Za manjše premere so bile druge omejitve, vendar takrat niso dali prekleto.

Dovoljena hitrost je zdaj v klavzuli 6.4.6 (do 3 m / s) in v Dodatku G SNiP 41-01-2003 so poskušali le "docenti s kandidati", da je slabi študenti niso mogli ugotoviti. Tam je vezan na raven hrupa, pa na kilometre in drugo sranje.

Ampak sprejemljivo je ne optimalno. O optimalnem v SNiP sploh ni omenjeno.

3. Ampak še vedno obstajajo optimalno hitrost. Ne kakšnih 0,8-1,5, ampak resničnega. Oziroma ne sama hitrost, ampak optimalni premer cevi (hitrost sama po sebi ni pomembna) in ob upoštevanju vseh dejavnikov, vključno s porabo kovine, zahtevnostjo vgradnje, konfiguracijo in hidravlično stabilnostjo.

Tu so skrivne formule:

0,037*G^0,49 - za montažne vodove
0,036*G^0,53 - za ogrevanje dvižnih voda
0,034*G^0,49 - za odcepno omrežje, dokler se obremenitev ne zmanjša na 1/3
0,022*G^0,49 - za končne odseke veje z obremenitvijo 1/3 celotne veje

Tukaj je povsod G pretok v t / h, vendar se izkaže, da je notranji premer v metrih, ki ga je treba zaokrožiti na najbližji večji standard.

No in pravilno fantje sploh ne nastavljajo nobenih hitrosti, samo to naredijo stanovanjske stavbe vse dvižne cevi s stalnim premerom in vse proge s konstantnim premerom. Toda še prezgodaj je, da bi natančno vedeli, kakšni so premeri.

Hitrost gibanja vode v ceveh ogrevalnega sistema
Hitrost gibanja vode v ceveh ogrevalnega sistema. ogrevanje

Hidravlični izračun cevovodi ogrevalnega sistema

Kot je razvidno iz naslova teme, so v izračun vključeni parametri, povezani s hidravliko, kot so pretok hladilne tekočine, pretok hladilne tekočine, hidravlični upor cevovodov in fitingov. Hkrati je med temi parametri popolno razmerje.

Na primer, s povečanjem hitrosti hladilne tekočine se poveča hidravlični upor cevovoda. S povečanjem pretoka hladilne tekočine skozi cevovod določenega premera se hitrost hladilne tekočine poveča in hidravlični upor se naravno poveča, medtem ko se premer spremeni v velika stran hitrost in hidravlični upor se zmanjšata. Z analizo teh razmerij postane hidravlična zasnova neke vrste analiza parametrov, ki zagotavlja zanesljivo in učinkovito delo sistemov in zmanjšati stroške materiala.

Ogrevalni sistem je sestavljen iz štirih glavnih komponent: cevovodov, grelnikov, generatorja toplote, regulacije in zaporni ventili. Vsi elementi sistema imajo lastne značilnosti hidravličnega upora in jih je treba upoštevati pri izračunu. Hkrati, kot je navedeno zgoraj, hidravlične lastnosti niso konstantne. Proizvajalci oprema za ogrevanje in materiali običajno zagotavljajo podatke o hidravličnih lastnostih (specifična izguba tlaka) za materiale ali opremo, ki jo proizvajajo.

Nomogram za hidravlični izračun polipropilenski cevovodi proizvajalca FIRAT (Firat)

Specifična izguba tlaka (izguba tlaka) cevovoda je navedena za 1 r.m. cevi.

Po analizi nomograma boste jasneje videli prej navedena razmerja med parametri.

Tako smo definirali bistvo hidravličnega izračuna.

Zdaj pa pojdimo skozi vsak parameter posebej.

Poraba hladilne tekočine

Hitrost pretoka hladilne tekočine, za širše razumevanje količine hladilne tekočine, je neposredno odvisna od toplotne obremenitve, ki jo mora hladilno sredstvo premakniti od generatorja toplote do grelnika.

Natančneje, za hidravlični izračun je potrebno določiti pretok hladilne tekočine na določenem območju izračuna. Kaj je poselitveno območje. Izračunani odsek cevovoda je odsek s konstantnim premerom s konstantnim pretokom hladilne tekočine. Na primer, če podružnica vključuje deset radiatorjev (pogojno vsaka naprava z zmogljivostjo 1 kW) in se skupni pretok hladilne tekočine izračuna za prenos toplotne energije, ki je enak 10 kW s hladilno tekočino. Potem bo prvi odsek odsek od generatorja toplote do prvega radiatorja v veji (pod pogojem, da je premer konstanten po celotnem odseku) s pretokom hladilne tekočine za prenos 10 kW. Drugi odsek bo nameščen med prvim in drugim radiatorjem s stroškom prenosa toplote 9 kW in tako naprej do zadnji radiator. Izračuna se hidravlični upor tako dovodnega kot povratnega cevovoda.

Pretok hladilne tekočine (kg / h) za mesto se izračuna po formuli:

Q račun - toplotna obremenitev oddelek W. Na primer, za zgornji primer je toplotna obremenitev prvega dela 10 kW ali 1000 W.

c \u003d 4,2 kJ / (kg ° С) - Specifična toplota voda

t g - projektna temperatura vroče hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu, ° C

t o - projektna temperatura ohlajene hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu, ° C.

Pretok hladilne tekočine.

Najmanjši prag za hitrost hladilne tekočine je priporočljivo upoštevati v območju 0,2 - 0,25 m / s. Pri nižjih hitrostih se začne proces sproščanja odvečnega zraka v hladilni tekočini, kar lahko povzroči nastanek zračnih žepov in posledično popolno ali delno okvaro ogrevalnega sistema. Zgornji prag hitrosti hladilne tekočine je v območju 0,6 - 1,5 m/s. Skladnost z zgornjim pragom hitrosti vam omogoča, da se izognete pojavu hidravličnega hrupa v cevovodih. V praksi je bilo določeno optimalno območje hitrosti 0,3 - 0,7 m / s.

Natančnejši razpon priporočene hitrosti hladilne tekočine je odvisen od materiala cevovodov, ki se uporabljajo v ogrevalnem sistemu, oziroma od koeficienta hrapavosti notranja površina cevovodov. Na primer za jekleni cevovodi bolje je držati hitrost hladilne tekočine od 0,25 do 0,5 m / s za bakrene in polimerne (polipropilenske, polietilenske, kovinsko-plastične cevovode) od 0,25 do 0,7 m / s ali uporabiti priporočila proizvajalca, če so na voljo.

Pretok hladilne tekočine
Pretok hladilne tekočine. Hidravlični izračun cevovodov ogrevalnega sistema Kot je razvidno iz naslova teme, so parametri, povezani s hidravliko, kot je pretok

Hitrost - gibanje - hladilna tekočina

Hitrosti gibanja toplotnih nosilcev v tehnoloških napravah običajno zagotavljajo turbulenten režim gibanja tokov, pri katerem, kot je znano, poteka intenzivna izmenjava gibalne količine, energije in mase med sosednje parcele tok zaradi kaotičnih turbulentnih pulzacij. V fizikalnem smislu je turbulentni prenos toplote konvektivni prenos.

Hitrost hladilne tekočine v cevovodih ogrevalnih sistemov z naravno cirkulacijo je običajno 0 05 - 0 2 m / s, z umetno cirkulacijo pa 0 2 - 1 0 m / s.

Hitrost gibanja hladilne tekočine vpliva na hitrost sušenja opeke. Iz zgornjih študij izhaja, da je pospešek sušenja opeke in povečanje hitrosti hladilne tekočine bolj opazen, ko je ta hitrost večja od 0,5 m / s. Že v prvem obdobju sušenja znatno povečanje hitrosti hladilne tekočine škoduje kakovosti opeke, če hladilna tekočina ni dovolj vlažna.

Hitrost gibanja toplotnega nosilca v ceveh enot za rekuperacijo toplote mora biti najmanj 0,35 m/s pri vseh načinih delovanja z vodo kot toplotnim nosilcem in najmanj 0,25 m/s pri toploti brez zmrzovanja. nosilec.

Hitrost gibanja hladilne tekočine v ogrevalnih sistemih je določena z hidravlični izračun in gospodarskih premislekov.

Hitrost gibanja toplotnih nosilcev, določena s prečnim prerezom kanalov toplotni izmenjevalnik, se razlikuje v zelo širokih mejah in ga ni mogoče sprejeti ali določiti brez velike napake, dokler ni rešeno vprašanje vrste in dimenzij toplotnega izmenjevalnika.

Hitrost hladilne tekočine w močno vpliva na prenos toplote. Večja kot je hitrost, intenzivnejši je prenos toplote.

Hitrost gibanja toplotnega nosilca v sušilnem kanalu ne sme presegati 5 - 6 m / min, da se izognemo nastajanju neravne površine delovne plasti in pretirano obremenjene strukture. V praksi je hitrost hladilne tekočine izbrana v območju 2–5 m/min.

Hitrost gibanja hladilne tekočine v sistemih za ogrevanje vode je dovoljena do 1 - 15 m / s v stanovanjskih in javne zgradbe in do 3 m/s v industrijskih prostorih.

Povečanje hitrosti hladilne tekočine je koristno le do določene meje. Če je ta hitrost višja od optimalne, plini ne bodo imeli časa prepustiti vse svoje toplote materialu in bodo zapustili boben z visoka temperatura.

Povečanje hitrosti toplotnega nosilca je mogoče doseči tudi pri elementarnih (baterijskih) toplotnih izmenjevalnikih, ki so baterija več med seboj povezanih toplotnih izmenjevalcev.

S povečanjem hitrosti gibanja toplotnih nosilcev Re w / / v se povečata koeficient prenosa toplote a in gostota toplotni tok q a At. Vendar pa se skupaj s hitrostjo, hidravlični upor in poraba energije črpalk, ki črpajo hladilno tekočino skozi toplotni izmenjevalnik, povečata sorazmerno z w2. Obstaja optimalna vrednost hitrost, določena s primerjavo povečanja intenzivnosti prenosa toplote in intenzivnejšega povečanja hidravličnega upora z naraščajočo hitrostjo.

Za povečanje hitrosti gibanja hladilne tekočine v obroču so razporejene vzdolžne in prečne predelne stene.

Velika enciklopedija Nafta in plin
Velika enciklopedija hitrosti nafte in plina - gibanje - hladilno sredstvo

Metoda za izračun toplotnih izmenjevalcev

Zasnove toplotnih izmenjevalcev so zelo raznolike, vendar obstaja splošna tehnika termotehnični izračuni, ki se lahko uporablja za zasebne izračune, odvisno od razpoložljivih začetnih podatkov.

Obstajata dve vrsti toplotnih inženirskih izračunov toplotnih izmenjevalnikov: načrtovanje (načrtovanje) in preverjanje.

Dizajnerski izračun je izdelan pri načrtovanju toplotnega izmenjevalnika, ko so nastavljeni pretoki toplotnih nosilcev in njihovi parametri. Namen projektnega izračuna je določiti površino izmenjevalne toplote in konstrukcijske dimenzije izbrane naprave.

Izračun preverjanja izvedemo za ugotavljanje možnosti uporabe obstoječih ali standardnih toplotnih izmenjevalnikov za te tehnoloških procesov v katerem se ta stroj uporablja. Med verifikacijskim izračunom so podane dimenzije aparata in pogoji njegovega delovanja, neznana vrednost pa je zmogljivost toplotnega izmenjevalnika (dejanska). Izračun preverjanja se izvede za oceno delovanja aparata v načinih, ki niso nazivni. Všečkaj to. Tako je namen verifikacijskega izračuna izbrati pogoje, ki zagotavljajo optimalni način delovanje naprave.

Projektni izračun je sestavljen iz toplotnih (toplotnih), hidravličnih in mehanskih izračunov.

Zaporedje načrtovanja izračuna. Za izvedbo izračuna je treba navesti: 1) vrsto toplotnega izmenjevalnika (tuljava, lupina in cev, cev v cevi, spirala itd.); 2) ime ogrevanih in ohlajenih toplotnih nosilcev (tekočina, para ali plin); 3) zmogljivost toplotnega izmenjevalnika (količina enega od toplotnih nosilcev, kg/s); 4) začetne in končne temperature toplotnih nosilcev.

Potrebno je določiti: 1) fizične parametre in hitrosti gibanja toplotnih nosilcev; 2) pretok hladilne tekočine za ogrevanje ali hlajenje na podstavku toplotna bilanca; 3) gonilna sila procesa, t.j. povprečna temperaturna razlika; 4) koeficiente prenosa toplote in toplotne prehodnosti; 5) površina za prenos toplote; 6) konstrukcijske mere aparata: dolžina, premer in število zavojev tuljave, dolžina, število cevi in ​​premer ohišja v lupino-cevni napravi, število zavojev in premer ohišja v spiralnem toplotnem izmenjevalniku itd.; 7) premeri armatur za dovod in izstop toplotnih nosilcev.

Prenos toplote med hladilnimi sredstvi se močno razlikuje glede na fizične lastnosti in parametri medijev za izmenjavo toplote, pa tudi o hidrodinamičnih pogojih gibanja toplotnih nosilcev.

V projektni nalogi so navedeni delovni mediji (toplotni nosilci), njihove začetne in končne temperature. Treba je opredeliti povprečna temperatura za vsak medij in pri tej temperaturi poiščite vrednosti njihovih fizičnih parametrov iz referenčnih tabel.

Povprečno temperaturo medija lahko približno določimo kot aritmetično sredino začetnega t n in končnega t do temperatur.

Glavni fizični parametri delovni mediji so: gostota, viskoznost, specifična toplota, toplotna prevodnost, vrelišče, latentna toplota izhlapevanja ali kondenzacije itd.

Ti parametri so predstavljeni v obliki tabel, diagramov, monogramov v referenčnih knjigah.

Pri načrtovanju opreme za izmenjavo toplote je treba stremeti k ustvarjanju takih pretokov toplotnih nosilcev (njihovih delovnih medijev), pri katerih bi bili koeficienti prenosa toplote in hidravlični upori ekonomsko ugodni.

Izbira ustrezne hitrosti ima velik pomen za dobro delovanje toplotnega izmenjevalnika, saj se s povečanjem hitrosti koeficienti prenosa toplote znatno povečajo, površina izmenjave toplote pa se zmanjša, t.j. naprava ima manjše oblikovne dimenzije. Hkrati s povečanjem hitrosti se poveča hidravlični upor aparata, t.j. porabo energije za pogon črpalke, pa tudi nevarnost vodnega udarca in tresljajev cevi. Najmanjša vrednost hitrost je določena z doseganjem turbulentnega toka (za lahko premične tekočine z nizko viskoznostjo je Reynoldsov kriterij Re > 10000).

Povprečna hitrost medija se določi iz enačb prostorninskega in masnega pretoka:

gospa; , kg / (m 2 s), (9.1)

kjer je povprečna linearna hitrost, m/s; V—volumenski pretok, m3/s; S je površina preseka toka, m2; – povprečna masna hitrost, kg/(m 2 /s); G- masni pretok, kg/s.

Razmerje med maso in linearno hitrostjo:

, (9.2)

kjer je gostota medija, kg/m 3 .

Za uporabljene premere cevi (57, 38 in 25 mm) je priporočljiva hitrost tekočin praktično 1,5 - 2 m/s, ne večja od 3 m/s, najnižja meja hitrosti za večino tekočin je 0,06 - 0,3 m. /s . Hitrost, ki ustreza Re = 10000 za tekočine z nizko viskoznostjo, v večini primerov ne presega 0,2 - 0,3 m/s. Pri viskoznih tekočinah je turbulenca pretoka dosežena pri znatno visoke hitrosti, zato je pri izračunih treba predvideti rahlo turbulenten ali celo laminarni režim.

Za pline pri zračni tlak dovoljene so masne hitrosti 15 - 20 kg / (m 2 s), najnižja meja je 2 - 2,5 kg / (m 2 s), in linearne hitrosti do 25 m/s; za nasičenih hlapov pri kondenzaciji je priporočljivo nastaviti hitrost do 10 m/s.

Hitrost gibanja delovnega medija v odcepnih ceveh fitingov: za nasičena para 20 - 30 m/s; za pregreto paro - do 50 m / s; za tekočine - 1,5 - 3 m / s; za ogrevanje parnega kondenzata - 1 - 2 m/s.