Šildymo sistemos hidraulinis skaičiavimas

Šiandien mes analizuosime, kaip atlikti hidraulinį šildymo sistemos skaičiavimą. Iš tiesų, iki šių dienų plinta praktika projektuoti šildymo sistemas pagal užgaidas. Tai iš esmės neteisingas požiūris: neatlikę išankstinio skaičiavimo, padidiname medžiagų sunaudojimo juostą, išprovokuojame nenormalius darbo režimus ir prarandame galimybę pasiekti maksimalų efektyvumą..

Šildymo sistemos hidraulinis skaičiavimas

Hidraulinio skaičiavimo tikslai ir uždaviniai

Inžineriniu požiūriu skysto šildymo sistema atrodo gana sudėtingas kompleksas, apimantis įrenginius šilumai generuoti, transportuoti ir išleisti šildomose patalpose. Idealiu hidraulinės šildymo sistemos veikimo režimu laikomas toks režimas, kai aušinimo skystis sugeria maksimalią šilumą iš šaltinio ir perduoda jį į kambario atmosferą, neprarasdamas judesio. Žinoma, tokia užduotis atrodo visiškai nepasiekiama, tačiau labiau apgalvotas požiūris leidžia nuspėti sistemos elgesį įvairiomis sąlygomis ir kuo labiau priartėti prie etalonų. Tai yra pagrindinis šildymo sistemų projektavimo tikslas, kurio svarbiausia dalis laikoma hidrauliniu skaičiavimu..

Praktiniai hidraulinio projektavimo tikslai:

  1. Supraskite, kokiu greičiu ir kokiu tūriu aušinimo skystis juda kiekviename sistemos mazge.
  2. Nustatykite, kokį poveikį kiekvieno įrenginio darbo režimo pakeitimas daro visam kompleksui.
  3. Nustatykite, kokių individualių įrenginių ir prietaisų eksploatacinių savybių ir eksploatacinių savybių pakaks, kad šildymo sistema atliktų savo funkcijas žymiai nepadidėjus sąnaudoms ir užtikrinant nepagrįstai aukštą saugos rezervą..
  4. Galų gale – užtikrinti griežtai matuojamą šilumos energijos paskirstymą skirtingose ​​šildymo zonose ir užtikrinti, kad šis paskirstymas būtų išlaikytas aukštu pastovumu.

Šildymo radiatorių įrengimas

Galime pasakyti daugiau: neatlikus bent bazinių skaičiavimų, neįmanoma pasiekti priimtino stabilumo ir ilgalaikio įrangos naudojimo. Tiesą sakant, hidraulinės sistemos veikimo modeliavimas yra pagrindas, kuriuo grindžiamas visas tolesnis projekto vystymas..

Šildymo sistemų tipai

Tokias inžinerines užduotis apsunkina didelė šildymo sistemų įvairovė tiek masto, tiek konfigūracijos atžvilgiu. Yra keli šildymo mainų tipai, kiekvienas iš jų turi savo įstatymus:

1. Dviejų vamzdžių aklavietės sistemosa – labiausiai paplitusi prietaiso versija, gerai tinkanti tiek centriniam, tiek individualiam šildymo kontūrui organizuoti.

Dviejų vamzdžių aklavietės šildymo sistemaDviejų vamzdžių aklavietės šildymo sistema

2. Vieno vamzdžio sistema arba „Leningradka“laikomas geriausiu būdu sukurti civilinio šildymo kompleksus, kurių šiluminė galia yra iki 30–35 kW.

Vieno vamzdžio šildymo sistema Vieno vamzdžio šildymo sistema su priverstine cirkuliacija: 1 – šildymo katilas; 2 – saugumo grupė; 3 – šildymo radiatoriai; 4 – Mayevsky kranas; 5 – išsiplėtimo bakas; 6 – cirkuliacinis siurblys; 7 – nutekėjimas

3. Pravažiuojančio tipo dviejų vamzdžių sistema– daugiausiai medžiagų reikalaujantis šildymo kontūrų atsiejimo būdas, kuriam būdingas didžiausias žinomas veikimo stabilumas ir aušinimo skysčio paskirstymo kokybė.

Dviejų vamzdžių šildymo sistema (Tichelman kilpa)Dviejų vamzdžių šildymo sistema (Tichelman kilpa)

4. Sijos išdėstymasdaugeliu atžvilgių yra panašus į važiavimą dviem vamzdžiais, tačiau tuo pačiu metu visi sistemos valdikliai yra išdėstyti viename taške – prie kolektoriaus mazgo.

Spinduliuojanti šildymo kontūraRadiacinio šildymo kontūras: 1 – katilas; 2 – išsiplėtimo bakas; 3 – tiekimo kolektorius; 4 – šildymo radiatoriai; 5 – grįžtamasis kolektorius; 6 – cirkuliacinis siurblys

Prieš pradėdami skaičiuoti nuo pritaikytos pusės, turime padaryti keletą svarbių įspėjimų. Visų pirma, jūs turite sužinoti, kad aukštos kokybės skaičiavimo pagrindas yra supratimas apie skysčių sistemų veikimo principus intuityviai. Be to, kiekvieno individualaus sprendimo svarstymas virsta sudėtingų matematinių skaičiavimų persipynimu. Antrasis yra praktinis neįmanoma pateikti daugiau nei pagrindinės sąvokos vienoje apžvalgoje; norint gauti išsamesnius paaiškinimus, geriau remtis tokia literatūra apie šildymo sistemų skaičiavimą:

  • V. Pyrkovas „Šildymo ir aušinimo sistemų hidraulinis reguliavimas. Teorija ir praktika “2-asis leidimas, 2010 m.
  • R. Jaushovetsas „Hidraulika – vandens šildymo širdis“.
  • Katilinės hidraulikos vadovas iš „De Dietrich“.
  • A. Saveljevas „Šildymas namuose. Sistemų skaičiavimas ir įrengimas „.

Aušinimo skysčio srauto greičio ir judėjimo greičio nustatymas

Labiausiai žinomas hidraulinių sistemų skaičiavimo metodas yra pagrįstas šilumos inžinerijos skaičiavimo duomenimis, kurie nustato šilumos nuostolių kiekviename kambaryje papildymo greitį ir atitinkamai juose įrengtų radiatorių šiluminę galią. Iš pirmo žvilgsnio viskas paprasta: mes turime bendrą šiluminės galios vertę ir tada dozuojame šilumnešio tiekimą į kiekvieną šildymo prietaisą. Siekiant didesnio patogumo, iš anksto pastatytas hidraulinės sistemos aksonometrinis eskizas, kuriame yra nurodyti būtini radiatorių arba vandens šildomų grindų kilpų galios rodikliai..

Šildymo sistemos aksonometrinė schemaŠildymo sistemos aksonometrinė schema

Perėjimas nuo šilumos inžinerijos prie hidraulinio skaičiavimo atliekamas įvedant masės srauto koncepciją, tai yra tam tikrą šilumos nešiklio, tiekiamo į kiekvieną šildymo kontūro skyrių, sąvoką. Masės srautas yra reikiamos šilumos galios ir aušinimo skysčio savitosios šiluminės galios produkto santykis pagal temperatūros skirtumą tiekimo ir grąžinimo vamzdynuose. Taigi ant šildymo sistemos eskizo yra pažymėti pagrindiniai taškai, kuriems nurodomas nominalus masės srautas. Patogumui tūrinis srautas taip pat nustatomas lygiagrečiai, atsižvelgiant į naudojamo šilumos nešiklio tankį.

G = Q / (c (t2 – t1))

  • G – aušinimo skysčio srautas, kg / s
  • Q – reikalinga šiluminė galia, W
  • c – savitoji šilumos nešiklio šiluma, kai vanduo imamas kaip 4200 J / (kg ° C)
  • ?T = (t2 – t1) – temperatūros skirtumas tarp tiekiamo ir grįžtančio, ° С

Čia logika yra paprasta: norėdami perduoti reikiamą šilumos kiekį į radiatorių, pirmiausia turite nustatyti aušinimo skysčio tūrį ar masę su tam tikra šilumos talpa, einančia per dujotiekį per laiko vienetą. Norėdami tai padaryti, reikia nustatyti aušinimo skysčio judėjimo greitį grandinėje, kuris yra lygus tūrinio srauto ir vamzdžio vidinio praėjimo skerspjūvio ploto santykiui. Jei greitis apskaičiuojamas atsižvelgiant į masės srautą, šilumnešio tankio vertė turi būti pridėta prie vardiklio:

V = G / (? F)

  • V – aušinimo skysčio judėjimo greitis, m / s
  • G – aušinimo skysčio srautas, kg / s
  • ? – aušinimo skysčio tankis, jei vandens galite imti 1000 kg / m3
  • f – vamzdžio skerspjūvio plotas, randamas pagal formulę ?­R2, čia r yra vidinis vamzdžio skersmuo, padalytas iš dviejų

Duomenys apie srautą ir greitį yra būtini, norint nustatyti jungiamųjų vamzdžių vardinį dydį, taip pat cirkuliacinių siurblių srautą ir galvutę. Priverstinės cirkuliacijos įtaisai turi sukurti perteklinį slėgį, kad būtų pašalinta vamzdžių, uždarymo ir valdymo vožtuvų hidrodinaminė varža. Didžiausias sunkumas yra hidraulinis sistemų su natūralia (gravitacine) cirkuliacija apskaičiavimas, kai reikalingas perteklinis slėgis apskaičiuojamas pagal šildomo aušinimo skysčio tūrį ir tūrio išsiplėtimo laipsnį..

Galvos ir slėgio nuostoliai

Idealiems modeliams pakaktų parametrų apskaičiuoti pagal aukščiau aprašytą santykį. Realiame gyvenime tiek tūrinis srautas, tiek aušinimo skysčio greitis visuomet skirsis nuo apskaičiuotų skirtinguose sistemos taškuose. To priežastis yra hidrodinaminis atsparumas aušinimo skysčio judėjimui. Taip yra dėl daugelio veiksnių:

  1. Aušinimo skysčio trinties jėgos prieš vamzdžio sienas.
  2. Vietinė srauto varža, kurią sudaro jungiamosios detalės, čiaupai, filtrai, termostatiniai vožtuvai ir kitos jungiamosios detalės.
  3. Šakinių jungčių ir šakų tipų buvimas.
  4. Nerami sūkuriai kampuose, susiaurėjimai, išsiplėtimai ir kt..

Termostatinis maišymo vožtuvas

Tinkamai laikoma sunkiausia rasti slėgio kritimą ir greitį skirtingose ​​sistemos dalyse, nes ji yra hidrodinaminių terpių skaičiavimo srityje. Taigi skysčio trinties jėgos prie vidinių vamzdžio paviršių apibūdinamos logaritmine funkcija, kuri atsižvelgia į medžiagos šiurkštumą ir kinematinį klampumą. Turbulentinių sūkurių skaičiavimas yra dar sudėtingesnis: dėl menkiausio kanalo profilio ir formos pokyčių kiekviena situacija tampa unikali. Skaičiavimams palengvinti įvedami du pamatiniai veiksniai:

  1. Kvs– apibūdinti vamzdžių, radiatorių, separatorių ir kitų zonų, artimų tiesinei, pralaidumą.
  2. Įms– nustatant vietinį atsparumą įvairioms jungiamosioms detalėms.

Šiuos veiksnius nurodo vamzdžių, vožtuvų, vožtuvų, filtrų gamintojai kiekvienam produktui. Gana lengva naudoti koeficientus: norint nustatyti galvos nuostolius, Kms padauginamas iš aušinimo skysčio judėjimo greičio kvadrato ir dvigubos gravitacijos pagreičio vertės santykio:

?hms = Kms (V2/ 2g)arba ?pms = Kms (? V2/ 2)

  • ?hms – slėgio sumažėjimas dėl vietinės varžos, m
  • ?pms – slėgio sumažėjimas dėl vietinio pasipriešinimo, Pa
  • Įms – vietinio pasipriešinimo koeficientas
  • g – gravitacijos pagreitis, 9,8 m / s2
  • ? – aušinimo skysčio tankis, jei vanduo yra 1000 kg / m3

Galvos praradimas tiesinėse atkarpose yra kanalo talpos ir žinomo talpos koeficiento santykis, o padalijimo rezultatas turi būti padidintas iki antrosios galios:

P = (G / Kvs)2

  • P – galvos netekimas, baras
  • G – tikrasis aušinimo skysčio srautas, m3/ val
  • Kvs – pralaidumas, m3/ val

Išankstinis sistemos balansavimas

Svarbiausias šildymo sistemos hidraulinio skaičiavimo galutinis tikslas yra apskaičiuoti tokius pralaidumo dydžius, kai griežtai išmatuotas aušinimo skysčio kiekis su tam tikra temperatūra patenka į kiekvieną šildymo kontūro dalį, o tai užtikrina normalizuotą šilumos išsiskyrimą šildymo įrenginiuose. Ši užduotis atrodo sunki tik iš pirmo žvilgsnio. Realybėje balansavimas atliekamas srautą ribojančiais valdymo vožtuvais. Kiekvienam vožtuvo modeliui nurodomas ir Kvs koeficientas, kai visiškai atidaryta būsena, ir Kv koeficientas, esant skirtingiems valdymo stiebo atidarymo laipsniams. Pakeitus vožtuvų pralaidumą, kuris paprastai montuojamas šildymo prietaisų prijungimo vietose, galima pasiekti norimą aušinimo skysčio paskirstymą, taigi ir jo perduodamos šilumos kiekį..

Vožtuvo srauto srities reguliavimas

Tačiau yra nedidelis niuansas: kai pralaidumas keičiasi viename sistemos taške, keičiasi ne tik tikrasis srautas nagrinėjamoje dalyje. Dėl sumažėjusio ar padidėjusio srauto tam tikru mastu keičiasi pusiausvyra visose kitose grandinėse. Jei paimsime, pavyzdžiui, du radiatorius, turinčius skirtingą šiluminę galią, sujungtus lygiagrečiai su priešingu aušinimo skysčio judėjimu, tada padidėjus įrenginio pralaidumui, kuris yra pirmasis grandinėje, antrasis gaus mažiau aušinimo skysčio dėl padidėjusio hidrodinaminio pasipriešinimo skirtumo. Priešingai, kai dėl reguliavimo vožtuvo srauto greitis mažėja, visi kiti radiatoriai, esantys žemiau grandinės, automatiškai gaus didesnį aušinimo skysčio tūrį ir juos reikės papildomai kalibruoti. Kiekvienas laidų tipas turi savo balansavimo principus.

Programinė įranga skaičiavimams

Akivaizdu, kad rankiniai skaičiavimai yra pateisinami tik mažoms šildymo sistemoms, turinčioms ne daugiau kaip vieną ar dvi grandines, kurių kiekvienoje yra 4-5 radiatoriai. Sudėtingesnėms šildymo sistemoms, kurių šiluminė galia didesnė kaip 30 kW, reikalingas integruotas požiūris į hidraulikos skaičiavimą, kuris praplečia naudojamų įrankių asortimentą už pieštuko ir popieriaus lapo ribų..

„Danfoss C.O. 3.8„Danfoss C.O. 3.8

Šiandien yra gana daug programinės įrangos, kurią teikia didžiausi šildymo įrangos gamintojai, tokie kaip „Valtec“, „Danfoss“ ar „Herz“. Tokiuose programinės įrangos paketuose hidraulikos elgsenai apskaičiuoti naudojama ta pati metodika, kuri buvo aprašyta mūsų apžvalgoje. Pirmiausia vaizdiniame redaktoriuje modeliuojama tiksli projektuojamos šildymo sistemos kopija, kuriai nurodyti duomenys apie šiluminę galią, šilumos nešiklio tipą, vamzdžių lašų ilgį ir aukštį, panaudotas jungiamąsias detales, radiatorius ir grindų šildymo ritinius. Programos bibliotekoje yra platus hidraulinių įtaisų ir jungiamųjų detalių asortimentas, kiekvienam gaminiui gamintojas turi iš anksto nustatytus veikimo parametrus ir bazinius koeficientus. Jei norite, galite pridėti trečiųjų šalių įrenginių pavyzdžių, jei jiems žinomas reikiamas charakteristikų sąrašas..

„Danfoss C.O.“ šildymo sistemos hidraulinis skaičiavimas.

Pasibaigus darbui, programa leidžia nustatyti tinkamą vardinį vamzdžio angą, pasirinkti pakankamą cirkuliacinių siurblių srautą ir slėgį. Skaičiavimas baigiasi sistemos balansavimu, tuo tarpu imituojant hidraulikos veikimą, atsižvelgiama į priklausomybes ir vieno sistemos vieneto pralaidumo pokyčių poveikį kitiems. Praktika rodo, kad net mokamos programinės įrangos produktų kūrimas ir naudojimas pasirodo esąs pigesnis nei tuo atveju, jei skaičiavimai būtų patikėti specialistams, dirbantiems pagal sutartis..

Skaityti daugiau  Autonominis dujų tiekimas
Įvertinkite šį straipsnį
( Kol kas nėra įvertinimų )
Pridėti komentarų

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: