Hidraulički proračun sustava grijanja

Sadržaj članka

• Ciljevi i ciljevi hidrauličkog proračuna
• Vrste sustava grijanja
• Određivanje brzine protoka i brzine kretanja rashladne tekućine
• Gubici glave i tlaka
• Pred-balansiranje sustava
• Softverski sustavi za proračun

Danas ćemo analizirati kako napraviti hidraulički proračun sustava grijanja. Uistinu, do danas se širi praksa dizajniranja grijaćih sustava. Ovo je u osnovi pogrešan pristup: bez preliminarnog izračuna podižemo traku potrošnje materijala, izazivamo nepravilne načine rada i gubimo mogućnost postizanja maksimalne učinkovitosti.

Ciljevi i ciljevi hidrauličkog proračuna

S inženjerskog stajališta, tekući sustav grijanja čini se prilično složenim kompleksom, uključujući uređaje za proizvodnju topline, transport i ispuštanje u grijanim prostorijama. Idealan način rada za hidraulički sustav grijanja je onaj u kojem rashladna tekućina apsorbira maksimalnu toplinu iz izvora i prenosi je u sobnu atmosferu bez gubitaka tijekom kretanja. Naravno, takav se zadatak čini potpuno nedostižnim, ali promišljeniji pristup vam omogućuje predviđanje ponašanja sustava u različitim uvjetima i približavanje referentnih vrijednosti što je više moguće. To je glavni cilj projektiranja sustava grijanja, čiji se najvažniji dio smatra hidrauličkim proračunom..

Praktični ciljevi hidrauličkog dizajna su:

1. Shvatite kojom brzinom i kojim volumenom se rashladna tekućina kreće u svakom čvoru sustava.
2. Utvrdite kakav učinak promjena načina rada svakog uređaja ima na cijeli kompleks u cjelini.
3. Utvrdite koje će radne i radne karakteristike pojedinih jedinica i uređaja biti dovoljne da sustav grijanja obavlja svoje funkcije bez značajnog povećanja troškova i osiguravanja nerazumno visoke sigurnosne marže.
4. Konačno – osigurati strogo doziranu raspodjelu toplinske energije u različitim zonama grijanja i osigurati održavanje ove distribucije s visokom postojanošću.

Možemo reći i više: bez barem osnovnih izračuna, nemoguće je postići prihvatljivu stabilnost i dugotrajnu upotrebu opreme. Modeliranje rada hidrauličkog sustava zapravo je osnova na kojoj se temelji sav daljnji razvoj dizajna..

Vrste sustava grijanja

Takve inženjerske zadatke komplicira velika raznolikost sustava grijanja, kako u pogledu razmjera, tako i konfiguracije. Postoji nekoliko vrsta izmjenjivačkih jedinica za grijanje, od kojih svaka ima svoje zakone:

1. Dvocijevni sustavi za zaustavljanjea – najčešća verzija uređaja, dobro prilagođena za organiziranje centralnih i pojedinačnih krugova grijanja.

Dvocijevni sustav grijanja u slijepoj ulici

2. Jednocijevni sustav ili “Leningradka”smatra se najboljim načinom gradnje kompleksa civilnog grijanja toplinske snage do 30-35 kW.

Jednocijevni sustav grijanja s prisilnom cirkulacijom: 1 – kotao za grijanje; 2 – sigurnosna skupina; 3 – radijatori grijanja; 4 – dizalica Mayevsky; 5 – ekspanzijski spremnik; 6 – cirkulacijska pumpa; 7 – odvod

3. Dvocijevni sustav prolaznog tipa– najmaterijalnija vrsta odvajanja krugova grijanja, koju karakterizira najveća poznata stabilnost rada i kvaliteta distribucije rashladnog sredstva.

Sustav grijanja s dva cijevi (Tichelman-ova petlja)

4. Izgled gredena mnogo je načina slična vožnji s dva cijevi, ali istovremeno su sve kontrole sustava postavljene u jednoj točki – sklopu razdjelnika.

Shema zračnog grijanja: 1 – bojler; 2 – ekspanzijski spremnik; 3 – dovodni razdjelnik; 4 – radijatori grijanja; 5 – povratni razdjelnik; 6 – cirkulacijska pumpa

Prije nego što prijeđete na primijenjenu stranu izračuna, treba napraviti nekoliko važnih upozorenja. Prije svega, morate naučiti da ključ visokokvalitetnog izračuna leži u razumijevanju principa rada fluidnih sustava na intuitivnoj razini. Bez toga razmatranje svakog pojedinačnog rješenja pretvara se u preplitanje složenih matematičkih izračuna. Drugi je praktična nemogućnost u jednom pregledu predstaviti više od osnovnih pojmova; za detaljnija objašnjenja bolje je uputiti na takvu literaturu o proračunu sustava grijanja:

• V. Pyrkov „Hidraulička regulacija sustava grijanja i hlađenja. Teorija i praksa “2. izdanje, 2010.
• R. Jaushovets “Hidraulika – srce grijanja vode”.
• Priručnik hidraulike kotlovnice od De Dietricha.
• A. Saveliev „Grijanje kod kuće. Proračun i ugradnja sustava “.

Određivanje brzine protoka i brzine kretanja rashladne tekućine

Najpoznatija metoda izračuna hidrauličkih sustava temelji se na podacima iz izračuna toplinskog inženjerstva, koji određuju stopu nadoknade gubitaka topline u svakoj prostoriji i, sukladno tome, toplinsku snagu radijatora instaliranih u njima. Na prvi pogled sve je jednostavno: imamo ukupnu vrijednost izlazne topline, a zatim doziramo dovod toplinskog nosača svakom uređaju za grijanje. Radi veće praktičnosti, unaprijed je ugrađena aksonometrijska skica hidrauličkog sustava, koja je označena potrebnim indikatorima snage radijatora ili petlji poda s grijanim vodom..

Aksonometrijski dijagram sustava grijanja

Prijelaz s toplinskog inženjerstva na hidraulički proračun provodi se uvođenjem koncepta masnog protoka, tj. Određene mase rashladne tekućine koja se dovodi u svaki dio kruga grijanja. Maseni protok je omjer potrebne toplinske snage prema proizvodu specifičnog toplinskog kapaciteta rashladnog sredstva s temperaturnom razlikom u dovodnim i povratnim cjevovodima. Dakle, na skici sustava grijanja označene su ključne točke za koje je naznačeno nazivno masno kretanje. Radi praktičnosti, volumetrijski protok se određuje paralelno, uzimajući u obzir gustoću korištenog toplinskog nosača.

G = Q / (c (t)₂ – t₁))

• G – brzina protoka rashladne tekućine, kg / s
• Q – potrebna toplinska snaga, W
• c – specifični toplinski kapacitet rashladne tekućine, za vodu koja se uzima kao 4200 J / (kg ° C)
• ?T = (t₂ – t₁) – temperaturna razlika između dovoda i povrata, ° S

Logika je ovdje jednostavna: da biste isporučili potrebnu količinu topline radijatoru, najprije morate odrediti volumen ili masu rashladnog sredstva s danom toplinskom kapacitetom koja prolazi kroz cjevovod po jedinici vremena. Da biste to učinili, potrebno je odrediti brzinu kretanja rashladne tekućine u krugu, koja je jednaka omjeru volumnog protoka prema području poprečnog presjeka unutarnjeg prolaza cijevi. Ako se brzina izračunava prema masenom protoku, vrijednosti gustoće rashladne tekućine mora se dodati nazivniku:

V = G / (? F)

• V – brzina kretanja rashladne tekućine, m / s
• G – brzina protoka rashladne tekućine, kg / s
• ? – gustoća rashladne tekućine, za vodu možete uzeti 1000 kg / m³
• f – površina poprečnog presjeka cijevi, pronađena je formulom ?­R², gdje je r unutarnji promjer cijevi podijeljen s dva

Podaci o protoku i brzini protoka potrebni su za određivanje nazivne veličine cijevi za odvajanje, kao i protoka i glave cirkulacijskih crpki. Uređaji s prisilnom cirkulacijom moraju stvoriti višak tlaka da bi nadvladali hidrodinamički otpor cijevi i zapornih i regulacijskih ventila. Najveća je poteškoća hidraulički proračun sustava s prirodnom (gravitacijskom) cirkulacijom, za koje se potrebni višak tlaka izračunava prema brzini i stupnju volumetrijskog širenja zagrijanog rashladnog sredstva.

Gubici glave i tlaka

Izračun parametara prema gore opisanim omjerima bio bi dovoljan za idealne modele. U stvarnom životu volumetrijski protok i brzina rashladne tekućine uvijek će se razlikovati od izračunatih u različitim točkama sustava. Razlog za to je hidrodinamička otpornost na kretanje rashladne tekućine. Razlog je brojnim čimbenicima:

1. Sile trenja rashladne tekućine o zidovima cijevi.
2. Lokalni otpori na protok formiran fitinzima, slavinama, filtrima, termostatskim ventilima i drugim spojnicama.
3. Prisutnost tipova grananja i povezivanja.
4. Burni vrtlozi u uglovima, zategnutim proširenjima, itd..

Problem pronalaženja pada tlaka i brzine u različitim dijelovima sustava s pravom se smatra najtežim: leži u polju izračuna hidrodinamičkih medija. Dakle, sile trenja fluida o unutarnjim površinama cijevi opisane su logaritamskom funkcijom koja uzima u obzir hrapavost materijala i kinematičku viskoznost. Izračunavanje turbulentnih vrtloga je još složenije: najmanja promjena profila i oblika kanala čini svaku situaciju jedinstvenom. Za olakšavanje izračuna uvode se dva referentna faktora:

1. kVS– karakteriziranje propusnosti cijevi, radijatora, separatora i ostalih područja bliskih linearnoj.
2. DO_ms– određivanje lokalnog otpora u raznim okovima.

Na ove faktore navode proizvođači cijevi, ventila, ventila, filtera za svaki pojedinačni proizvod. Korištenje koeficijenata prilično je jednostavno: za određivanje gubitka glave, Kms se množi s omjerom kvadrata brzine kretanja rashladne tekućine i dvostruke vrijednosti ubrzanja gravitacije:

?h_ms = K_ms (V²/ 2 g)ili ?p_ms = K_ms (? V²/ 2)

• ?h_ms – gubitak tlaka na lokalne otpore, m
• ?p_ms – gubitak tlaka na lokalne otpore, Pa
• DO_ms – koeficijent lokalnog otpora
• g – ubrzanje gravitacije, 9,8 m / s²
• ? – gustoća rashladne tekućine, za vodu 1000 kg / m³

Gubitak glave u linearnim presjecima je omjer kapaciteta kanala i poznatog faktora kapaciteta, a rezultat podjele mora se povećati na drugu snagu:

P = (G / Kvs)²

• P – gubitak glave, bar
• G – stvarni protok rashladne tekućine, m³/sat
• Kvs – propusnost, m³/sat

Pred-balansiranje sustava

Najvažniji krajnji cilj hidrauličkog izračuna sustava grijanja je proračun takvih vrijednosti propusnosti kod kojih strogo dozirana količina rashladne tekućine s određenom temperaturom ulazi u svaki dio svakog kruga grijanja, što osigurava normalizirano oslobađanje topline na grijaćim uređajima. Ovaj se zadatak čini teškim samo na prvi pogled. U stvarnosti, balansiranje se vrši pomoću regulacijskih ventila ograničavajući protok. Za svaki model ventila naznačeni su i Kvs faktor za potpuno otvoreni položaj i Kv faktorska krivulja za različite stupnjeve otvaranja upravljačke stapke. Promjenom protoka ventila, koji su obično instalirani na priključnim mjestima grijaćih uređaja, moguće je postići željenu raspodjelu rashladne tekućine, a samim tim i količinu topline koja se prenosi.

No, postoji mala nijansa: kada se propusnost promijeni u jednoj točki sustava, ne mijenja se samo stvarna brzina protoka u predmetnom dijelu. Zbog smanjenja ili povećanja protoka, ravnoteža u svim ostalim krugovima se do određene mjere mijenja. Uzmimo, na primjer, dva radijatora različite toplinske snage, koja su paralelno povezana s nadolazećim kretanjem rashladne tekućine, tada s povećanjem propusnosti uređaja koji je prvi u krugu, drugi će dobiti manje rashladnog sredstva zbog povećanja razlike u hidrodinamičkom otporu. Suprotno tome, kada se smanji protok zbog regulacijskog ventila, svi ostali radijatori koji se nalaze dalje niz lanac automatski će dobiti veći volumen rashladne tekućine i trebat će im dodatno umjeravanje. Svaka vrsta ožičenja ima svoje principe uravnoteženja.

Softverski sustavi za proračun

Očito su ručni proračuni opravdani samo za male sustave grijanja s najviše jednim ili dva kruga s 4–5 radijatora u svakom. Složeniji sustavi grijanja toplinske snage preko 30 kW zahtijevaju integrirani pristup proračunu hidraulike, što proširuje opseg korištenih alata daleko iznad olovke i papira..

Danfoss C.O. 3.8

Danas postoji prilično velik broj softvera koji nude najveći proizvođači opreme za grijanje, poput Valtec, Danfoss ili Herz. U takvim se programskim paketima koristi ista metodologija za proračun ponašanja hidraulike koja je opisana u našem pregledu. Prvo, u vizualnom uređivaču modelira se točna kopija projektiranog sustava grijanja, za koji su navedeni podaci o toplinskoj izlazu, vrsti toplinskog nosača, duljini i visini kapljica cijevi, rabljenom armaturu, radijatorima i podnim grijačima. Programska knjižnica sadrži širok raspon hidrauličkih uređaja i okova, proizvođač je za svaki proizvod unaprijed odredio radne parametre i bazne koeficijente. Po želji možete dodati uzorke uređaja drugih proizvođača, ako je potreban popis karakteristika za njih poznat..

Na kraju rada program omogućuje određivanje odgovarajućeg nazivnog provrta cijevi, odabir dovoljnog protoka i tlaka cirkulacijskih crpki. Proračun se završava uravnoteženjem sustava, dok se tijekom simulacije rada hidraulike uzimaju u obzir zavisnosti i utjecaj promjena propusnosti jedne jedinice sustava na sve ostale. Praksa pokazuje da se razvoj i upotreba čak i plaćenih softverskih proizvoda pokazalo jeftinijim nego ako su izračuni povjereni ugovorenim stručnjacima..

Povezani unosi:

1. Hidraulički akumulator za vodoopskrbne sustave: uređaj, zamjena membrane Sadržaj članka Zašto je crpnoj stanici potreban hidraulični akumulator Prednost nad regulatorom tlaka Uređaj i princip rada Ugradnja hidrauličkog akumulatora Tipični kvarovi i metode uklanjanja Kako umanjiti vjerojatnost kvarova Dobro dizajniran...
2. Otvoreni i zatvoreni spremnik za sustav grijanja: proračun volumena, popravak “uradi sam” Sadržaj članka Zašto vam treba ekspanzijski spremnik Strukturne razlike između spremnika različitih vrsta Kako izračunati parametre spremnika za vaš sustav Ugradnja, podešavanje i popravak Nijedan sustav grijanja bez tekućine bez ekspanzijskog...
3. Sustav grijanja Tichelman-ova petlja: dijagram i proračun Sadržaj članka Opis sistema Područje primjene Hidraulički podaci Cijevi kotlovnice Sustav cjevovoda Oprema za radijatore Jedna od najzanimljivijih tema toplinskog inženjerstva su sustavi grijanja s pripadajućom opskrbom rashladnom tekućinom s dvije...
4. Proračun splavi sustava prema skici Sadržaj članka Gdje započeti Kako stvoriti skicu Ravni jednakostranični nagib “Prekinuta” padina Odabir presjeka klizača i sjedinjenje Proračun visine krovnih rešetki Mauerlat proračun Ukupan broj Ovaj članak pruža pojednostavljenu metodu za...

Čitaj više  Dekoracija za odmor: rasvjeta za božićne kuće