Хидраулички прорачун грејног система

Садржај препоруке

• Циљеви и циљеви хидрауличког прорачуна
• Врсте система грејања
• Одређивање протока и брзине кретања расхладне течности
• Губици главе и притиска
• Пред-балансирање система
• Софтверски системи за прорачун

Данас ћемо анализирати како да направите хидраулички прорачун грејног система. У ствари, до данас се шири пракса дизајнирања грејних система. Ово је суштински погрешан приступ: без прелиминарног рачунања, постављамо траку за потрошњу материјала, изазивамо ненормалне режиме рада и губимо могућност за постизање максималне ефикасности.

Циљеви и циљеви хидрауличког прорачуна

Са инжењерске тачке гледишта, течни систем грејања чини се прилично сложеним комплексом, укључујући уређаје за производњу топлоте, транспорт и испуштање у грејаним просторијама. Идеалним режимом рада хидрауличког система грејања сматра се онај у коме расхладна течност апсорбује максималну топлоту из извора и преноси је у собну атмосферу без губитака током кретања. Наравно, такав се задатак чини потпуно недостижним, али промишљенији приступ вам омогућава да предвидите понашање система у различитим условима и што је могуће ближе референтним вриједностима. То је главни циљ дизајнирања система грејања, чији се најважнији део сматра хидрауличким прорачуном..

Практични циљеви хидрауличког дизајна су:

1. Схватите којом брзином и којом волуменом се расхладна течност креће у сваком чвору система.
2. Одредите какав утицај промена у режиму рада сваког уређаја има на цео комплекс у целини.
3. Утврдите који ће капацитет и радне карактеристике појединих јединица и уређаја бити довољни да систем грејања извршава своје функције без значајног повећања трошкова и обезбеђивања неразумно високе сигурносне марже.
4. Коначно – да се обезбеди строго дозирана расподјела топлотне енергије у различитим зонама грејања и да се обезбеди одржавање ове дистрибуције са високом константношћу.

Можемо рећи и више: без барем основних прорачуна, немогуће је постићи прихватљиву стабилност и дугорочну употребу опреме. Моделирање рада хидрауличког система у ствари је основа на којој се заснива сав даљи развој дизајна..

Врсте система грејања

Инжењерски задаци ове врсте компликовани су великом разноликошћу система грејања, како у погледу размера, тако и конфигурације. Постоји неколико врста замена за грејање од којих сваки има своје законе:

1. Двоцевни мртви система – најчешћа верзија уређаја, добро прилагођена за организовање централних и појединачних кругова грејања.

Двоцијевни систем гријања у слијепој улици

2. Једноцевни систем или „Ленинградка“сматра се најбољим начином изградње комплекса за цивилно грејање топлинске снаге до 30-35 кВ.

Једноцевни систем грејања са присилном циркулацијом: 1 – грејни котао; 2 – група безбедности; 3 – радијатори за грејање; 4 – кран Маиевски; 5 – експанзијски резервоар; 6 – циркулациона пумпа; 7 – одвод

3. Двоцевни систем пролазног типа– најматеријалнија врста одвајања кругова грејања, која се одликује највећом познатом стабилношћу рада и квалитетом дистрибуције расхладне течности.

Двоцевни систем грејања (Тицхелман-ова петља)

4. Изглед гредеје у много чему слична вожњи са две цеви, али истовремено се све контроле система постављају у једној тачки – на склоп разводника.

Шема радијационог грејања: 1 – котао; 2 – експанзијски резервоар; 3 – доводни разводник; 4 – радијатори за грејање; 5 – повратни разводник; 6 – циркулациона пумпа

Пре него што се пребаците на примењену страну прорачуна, треба направити неколико важних упозорења. Пре свега, морате да научите да кључ доброг израчуна лежи у разумевању принципа флуидних система на интуитивном нивоу. Без тога разматрање сваког појединачног решења претвара се у преплитање сложених математичких прорачуна. Други је практична немогућност представљања више од основних појмова у оквиру једне рецензије; за детаљнија објашњења боље је упутити се на такву литературу о прорачуну грејних система:

• В. Пирков „Хидрауличка регулација система грејања и хлађења. Теорија и пракса „2. издање, 2010.
• Р. Јаусховетс „Хидраулика – срце грејања воде“.
• Приручник хидраулике котларнице од Де Диетрицх.
• А. Савелиев „Грејање код куће. Прорачун и инсталација система „.

Одређивање протока и брзине кретања расхладне течности

Најпознатија метода за рачунање хидрауличних система заснива се на подацима израчунавања топлотног инжењерства, који одређују стопу надокнаде губитака топлоте у свакој соби и, сходно томе, топлотну снагу радијатора инсталираних у њима. На први поглед, све је једноставно: имамо укупну вредност топлотне снаге, а затим дозирамо проток топлотног носача на сваки грејни уређај. Ради веће практичности, унапред је уграђена аксонометријска скица хидрауличког система, која је обележена потребним индикаторима снаге радијатора или петљи подног грејања..

Аксонометријски дијаграм грејног система

Прелаз из топлотног инжењерства у хидраулички прорачун врши се увођењем концепта масног протока, односно одређене масе расхладне течности која се испоручује у сваки део грејног круга. Масени проток је однос потребне топлотне снаге према производу специфичног топлотног капацитета расхладне течности према температурној разлици у доводним и повратним цевоводима. Тако су на скици система грејања означене кључне тачке за које је назначен називни проток масе. Ради практичности, волуметријски проток се одређује паралелно, узимајући у обзир густину коришћеног носача топлоте.

Г = К / (ц (т)₂ – т₁))

• Г – проток расхладне течности, кг / с
• К – потребна топлотна снага, В
• ц – специфични топлотни капацитет расхладне течности, за воду која се узима као 4200 Ј / (кг ° Ц)
• ?Т = (т₂ – т₁) – разлика у температури између довода и поврата, ° С

Логика је овде једноставна: да бисте испоручили потребну количину топлоте радијатору, прво морате одредити волумен или масу расхладне течности са датим топлотним капацитетом који пролази кроз цевовод по јединици времена. Да бисте то учинили, потребно је одредити брзину кретања расхладне течности у кругу, која је једнака односу запреминског протока и површини попречног пресека унутрашњег пролаза цеви. Ако се брзина израчунава у односу на масни проток, у називник се мора додати вредност густине расхладне течности:

В = Г / (? Ф)

• В – брзина кретања расхладне течности, м / с
• Г – проток расхладне течности, кг / с
• ? – густина расхладне течности, за воду можете узети 1000 кг / м³
• ф – површина попречног пресека цеви, пронађена је формулом ?­Р², где је р унутрашњи пречник цеви подељен са два

Подаци о протоку и брзини протока потребни су за одређивање називне величине цеви за одвајање, као и протока и главе циркулационих пумпи. Уређаји са присилном циркулацијом морају створити вишак притиска да би превазишли хидродинамички отпор цеви и запорних и управљачких вентила. Највећа потешкоћа представља хидраулички прорачун система са природном (гравитационом) циркулацијом, за које се потребни вишак притиска израчунава из брзине и степена волуметријског ширења загрејане расхладне течности.

Губици главе и притиска

Израчунавање параметара према горе описаним омјерима било би довољно за идеалне моделе. У стварном животу ће се и волуметријски проток и брзина расхладне течности увек разликовати од израчунатих у различитим тачкама система. Разлог за то је хидродинамичка отпорност на кретање расхладне течности. Разлог је због низа фактора:

1. Силе трења расхладне течности о стијенке цеви.
2. Локални отпори на проток формирани фитингима, славинама, филтерима, термостатским вентилима и другим наставцима.
3. Присутност врста повезивања и гранања.
4. Бурни вртлози на угловима, затегнутим проширењима, итд..

Проблем проналажења пада притиска и брзине у различитим деловима система с правом се сматра најтежим; он лежи у пољу прорачуна хидродинамичких медија. Тако су силе трења течности о унутрашњим површинама цеви описане логаритамском функцијом која узима у обзир храпавост материјала и кинематичку вискозност. Израчунавање турбулентних вртлога је још сложеније: најмања промена профила и облика канала чини сваку ситуацију јединственом. Да би се олакшале прорачуне, уводе се два референтна фактора:

1. Квс– карактеризација пропусности цеви, радијатора, сепаратора и других подручја блиских линеарној.
2. ДО_{Госпођа}– одређивање локалног отпора у разним спојницама.

На ове факторе наводе произвођачи цеви, вентила, вентила, филтера за сваки појединачни производ. Коефицијенте је врло лако користити: за одређивање губитка главе, Кмс се множи са односом квадрата брзине кретања расхладне течности и двоструке вредности убрзања услед гравитације:

?х_{Госпођа} = К_{Госпођа} (В²/ 2г)или ?п_{Госпођа} = К_{Госпођа} (? В²/ 2)

• ?х_{Госпођа} – губитак притиска на локалне отпоре, м
• ?п_{Госпођа} – губитак притиска на локалне отпоре, Па
• ДО_{Госпођа} – коефицијент локалног отпора
• г – убрзање гравитације, 9,8 м / с²
• ? – густина расхладне течности за воду 1000 кг / м³

Губитак главе у линеарним пресецима је однос капацитета канала и познатог фактора капацитета, а резултат поделе мора се повећати на другу снагу:

П = (Г / Квс)²

• П – губитак главе, бар
• Г – стварни проток расхладне течности, м³/ сат
• Квс – пропусност, м³/ сат

Пред-балансирање система

Најважнији крајњи циљ хидрауличког прорачуна система гријања је прорачун таквих вриједности пропусности код којих строго дозирана количина расхладне текућине с одређеном температуром улази у сваки дио сваког круга гријања, што осигурава нормализирано ослобађање топлине на гријаћим уређајима. Овај задатак изгледа тежак само на први поглед. У ствари, балансирање се врши регулацијским вентилима који ограничавају проток. За сваки модел вентила означени су и Квс фактор за потпуно отворени положај и Кв факторска крива за различите степене отварања управљачке осовине. Промјеном пропусности вентила, који су обично инсталирани на прикључним мјестима гријаћих уређаја, могуће је постићи жељену расподјелу расхладне течности, а самим тим и количину топлоте коју они преносе.

Постоји, међутим, једна мала нијанса: када се пропусност промени у једној тачки система, не мења се само стварни проток протока у одељку који се разматра. Због смањења или повећања протока, баланс у свим осталим круговима се до неке мере мења. Ако узмемо, на пример, два радијатора различите топлотне снаге, која су паралелно повезана са надолазећим кретањем расхладне течности, тада с повећањем пропусности уређаја који је први у кругу, други ће добити мање расхладне течности због повећања разлике у хидродинамичком отпору. Супротно томе, када се смањи проток због регулационог вентила, сви други радијатори који се налазе у ланцу аутоматски ће добити већу количину расхладне течности и требат ће им додатна калибрација. Свака врста ожичења има своје принципе уравнотежења.

Софтверски системи за прорачун

Очигледно је да су ручни прорачуни оправдани само за мале системе грејања са максимално једним или два круга са 4–5 радијатора у сваком. Сложенији системи грејања топлотне снаге преко 30 кВ захтевају интегрисани приступ прорачуну хидраулике, што проширује опсег алата који се користе далеко изван оловке и папира.

Данфосс Ц.О. 3.8

Данас постоји прилично велики број софтвера који пружају највећи произвођачи грејне опреме, као што су Валтец, Данфосс или Херз. У таквим се софтверским пакетима користи иста методологија за израчунавање понашања хидраулике која је описана у нашем прегледу. Прво, у визуелном уређивачу се моделира тачна копија пројектованог система грејања, за који су наведени подаци о топлотној снази, врсти топлотног носача, дужини и висини капљица цеви, коришћеном арматуру, радијаторима и подним грејачима. Програмска библиотека садржи широк спектар хидрауличних уређаја и фитинга, за сваки производ произвођач је унапред одредио радне параметре и основне факторе. Ако желите, можете додати узорке уређаја других произвођача, ако су познате тражене листе карактеристика..

На крају рада програм омогућава одређивање одговарајућег називног проврта цеви, одабир довољног протока и притиска циркулационих пумпи. Прорачун се завршава уравнотежењем система, док се током симулације рада хидраулике узимају у обзир зависности и ефекат промене пропусности једне јединице система на све остале. Пракса показује да се овладавање и употреба чак и плаћених софтверских производа испоставило јефтинијим него ако би прорачуни били повјерени уговореним стручњацима..