Apkures sistēmas hidrauliskais aprēķins

Šodien mēs analizēsim, kā veikt apkures sistēmas hidraulisko aprēķinu. Patiešām, līdz šai dienai izplatās prakse projektēt apkures sistēmas uz kaprīzes. Šī ir principiāli nepareiza pieeja: bez provizoriskiem aprēķiniem mēs paceļam materiāla patēriņa joslu, provocējam neparastus darbības režīmus un zaudējam iespēju sasniegt maksimālu efektivitāti.

Hidrauliskās aprēķināšanas mērķi un uzdevumi

No inženiertehniskā viedokļa šķidrā apkures sistēma, šķiet, ir diezgan sarežģīts komplekss, kas ietver ierīces siltuma ģenerēšanai, transportēšanai un atbrīvošanai apsildāmās telpās. Ideāls hidrauliskās apkures sistēmas darbības režīms tiek uzskatīts par tādu, kurā dzesēšanas šķidrums absorbē maksimālo siltumu no avota un pārnes to telpas atmosfērā, nezaudējot kustības laikā. Protams, šāds uzdevums šķiet pilnīgi nesasniedzams, taču pārdomātāka pieeja ļauj paredzēt sistēmas uzvedību dažādos apstākļos un pēc iespējas tuvināties etaloniem. Tas ir galvenais apkures sistēmu projektēšanas mērķis, kura vissvarīgākā daļa tiek uzskatīta par hidraulisko aprēķinu..

Hidrauliskās projektēšanas praktiskie mērķi ir:

1. Saprotiet, ar kādu ātrumu un kādā apjomā dzesēšanas šķidrums pārvietojas katrā sistēmas mezglā.
2. Nosakiet, kāda ir katras ierīces darbības režīma maiņa uz visu kompleksu kopumā.
3. Nosakiet, kādas atsevišķu vienību un ierīču veiktspējas un darbības īpašības būs pietiekamas, lai apkures sistēma varētu veikt savas funkcijas bez ievērojama izmaksu pieauguma un nodrošinot nepamatoti augstu drošības rezervi..
4. Galu galā – nodrošināt stingri izmērītu siltuma enerģijas sadalījumu dažādās apkures zonās un nodrošināt, ka šī sadale tiek uzturēta ar augstu noturību.

Mēs varam pateikt vairāk: bez vismaz pamata aprēķiniem nav iespējams sasniegt pieņemamu stabilitāti un ilgstošu aprīkojuma izmantošanu. Faktiski hidrauliskās sistēmas darbības modelēšana ir pamats, uz kura balstās visa turpmākā dizaina izstrāde..

Apkures sistēmu veidi

Šāda veida inženiertehniskos uzdevumus sarežģī lielā apkures sistēmu dažādība gan mēroga, gan konfigurācijas ziņā. Ir vairāki apkures maiņas veidi, katram no tiem ir savi likumi:

1. Divcauruļu strupceļa sistēmasa – visizplatītākā ierīces versija, labi piemērota gan centrālo, gan individuālo apkures loku organizēšanai.

Divu cauruļu strupceļa apkures sistēma

2. Viencauruļu sistēma vai “Ļeņingradka”tiek uzskatīts par labāko veidu, kā veidot civilās apkures kompleksus ar siltuma jaudu līdz 30-35 kW.

Viencaurules apkures sistēma ar piespiedu cirkulāciju: 1 – apkures katls; 2 – drošības grupa; 3 – sildīšanas radiatori; 4 – Mayevsky celtnis; 5 – izplešanās tvertne; 6 – cirkulācijas sūknis; 7 – aizplūšana

3. Divu cauruļu sistēma, kas iet cauri– visietilpīgākais apkures loku atdalīšanas veids, kam vienlaikus raksturīga augstākā zināmā darbības stabilitāte un dzesēšanas šķidruma sadales kvalitāte.

Ar diviem caurulēm saistīta apkures sistēma (Tichelman cilpa)

4. Sijas izkārtojumsdaudzējādā ziņā ir līdzīgs divu cauruļu braucienam, bet tajā pašā laikā visas sistēmas vadības ierīces tiek novietotas vienā punktā – līdz kolektora montāžai.

Radiācijas apkures loks: 1 – katls; 2 – izplešanās tvertne; 3 – padeves kolektors; 4 – sildīšanas radiatori; 5 – atgriešanās kolektors; 6 – cirkulācijas sūknis

Pirms pievērsties aprēķinu piemērotajai pusei, ir jāizdara pāris svarīgi brīdinājumi. Pirmkārt, jums jāiemācās, ka augstas kvalitātes aprēķina atslēga ir izpratne par šķidrumu sistēmu darbības principiem intuitīvā līmenī. Bez tā katra atsevišķa risinājuma izskatīšana pārvēršas par sarežģītu matemātisku aprēķinu savijšanu. Otrais ir praktisks neiespējamība vienā pārskatā uzrādīt vairāk nekā pamatjēdzienus; lai iegūtu detalizētus skaidrojumus, labāk ir atsaukties uz šādu literatūru par apkures sistēmu aprēķināšanu:

• V. Pirkovs “Apkures un dzesēšanas sistēmu hidrauliskā regulēšana. Teorija un prakse “, 2. izdevums, 2010. gads.
• R. Jaushovets “Hidraulika – ūdens sildīšanas sirds”.
• Katlija telpas hidraulikas rokasgrāmata no De Dietrich.
• A. Saveliev “Apkure mājās. Sistēmu aprēķināšana un uzstādīšana “.

Dzesēšanas šķidruma plūsmas ātruma un kustības ātruma noteikšana

Vispazīstamākā hidraulisko sistēmu aprēķināšanas metode ir balstīta uz siltumtehnikas aprēķinu datiem, kas nosaka siltuma zudumu papildināšanas ātrumu katrā telpā un attiecīgi arī tajos uzstādīto radiatoru siltumspēju. No pirmā acu uzmetiena viss ir vienkārši: mums ir kopējā siltuma izlaide, pēc tam dozējot siltumnesēja plūsmu uz katru sildīšanas ierīci. Lielākai ērtībai ir iepriekš uzbūvēta hidrauliskās sistēmas aksonometriskā skice, kurai pievienoti nepieciešamie radiatoru vai ar ūdeni apsildāmās grīdas cilpu jaudas indikatori..

Apkures sistēmas aksonometriskā diagramma

Pāreja no siltumtehnikas uz hidraulisko aprēķinu tiek veikta, ieviešot masas plūsmas jēdzienu, tas ir, noteiktu dzesēšanas šķidruma masu, kas tiek piegādāta katrā apkures loka sadaļā. Masas plūsma ir nepieciešamās siltumenerģijas jaudas attiecība pret dzesēšanas šķidruma īpatnējo siltumietilpību ar temperatūras starpību piegādes un atgriešanās cauruļvados. Tādējādi uz apkures sistēmas skices ir atzīmēti galvenie punkti, kuriem ir norādīta nominālā masas plūsma. Ērtības labad tilpuma plūsmu nosaka arī paralēli, ņemot vērā izmantotā siltumnesēja blīvumu.

G = Q / (c (t₂ – t₁))

• G – dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrums, kg / s
• Q – nepieciešamā siltumspēja, W
• c – siltumnesēja īpatnējais siltums ūdenim, kas pieņemts kā 4200 J / (kg ° C)
• ?T = (t₂ – t₁) – temperatūras starpība starp pieplūdi un atgriešanos, ° С

Loģika šeit ir vienkārša: lai radiatoram piegādātu nepieciešamo siltuma daudzumu, vispirms ir jānosaka dzesēšanas šķidruma tilpums vai masa ar noteiktu siltuma jaudu, kas caur cauruļvadu iet caur laika vienību. Lai to izdarītu, ir jānosaka dzesēšanas šķidruma kustības ātrums ķēdē, kas ir vienāds ar tilpuma plūsmas attiecību pret caurules iekšējās pārejas šķērsgriezuma laukumu. Ja ātrumu aprēķina attiecībā pret masas plūsmu, saucējam jāpievieno dzesēšanas šķidruma blīvuma vērtība:

V = G / (? F)

• V – dzesēšanas šķidruma kustības ātrums, m / s
• G – dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrums, kg / s
• ? – dzesēšanas šķidruma blīvums, ūdenim jūs varat ņemt 1000 kg / m³
• f – caurules šķērsgriezuma laukums, tiek noteikts pēc formulas ?­R², kur r ir caurules iekšējais diametrs, dalīts ar diviem

Dati par plūsmas ātrumu un ātrumu ir nepieciešami, lai noteiktu savienojuma cauruļu nominālo izmēru, kā arī cirkulācijas sūkņu plūsmu un galvu. Piespiedu cirkulācijas ierīcēm jārada lieko spiedienu, lai pārvarētu cauruļu, slēgierīču un vadības vārstu hidrodinamisko pretestību. Vislielākās grūtības sagādā hidrauliski aprēķini sistēmām ar dabisku (gravitācijas) cirkulāciju, kurām nepieciešamo pārmērīgo spiedienu aprēķina atbilstoši apsildāmā dzesēšanas šķidruma ātrumam un tilpuma izplešanās pakāpei.

Galvas un spiediena zudumi

Ideāliem modeļiem pietiktu ar parametru aprēķināšanu pēc iepriekš aprakstītajām attiecībām. Reālajā dzīvē gan tilpuma plūsma, gan dzesēšanas šķidruma ātrums dažādos sistēmas punktos vienmēr atšķirsies no aprēķinātajiem. Iemesls tam ir hidrodinamiskā pretestība dzesēšanas šķidruma kustībai. Tas ir saistīts ar vairākiem faktoriem:

1. Dzesēšanas šķidruma berzes spēki pret cauruļu sienām.
2. Vietējā plūsmas pretestība, ko veido veidgabali, krāni, filtri, termostatiskie vārsti un citi piederumi.
3. Zarojošo savienojošo un zarojošo veidu klātbūtne.
4. Turbulenti virpuļi stūros, sašaurinājumi, paplašinājumi utt..

Pamatoti tiek uzskatīta, ka spiediena krituma un ātruma atrašanas dažādās sistēmas daļās problēma ir vissarežģītākā, tā ir hidrodinamisko vides aprēķinu jomā. Tādējādi šķidruma berzes spēkus pret caurules iekšējām virsmām raksturo logaritmiskā funkcija, kas ņem vērā materiāla raupjumu un kinemātisko viskozitāti. Turbulento virpuļu aprēķins ir vēl grūtāks: vismazākās izmaiņas kanāla profilā un formā padara katru situāciju unikālu. Aprēķinu atvieglošanai tiek ieviesti divi atsauces koeficienti:

1. Kvs– cauruļu, radiatoru, atdalītāju un citu tuvu lineārai zonu caurlaidspējas raksturošana.
2. LĪDZ_jaunkundze– vietējās pretestības noteikšana dažādos veidgabalos.

Šos faktorus norāda cauruļu, vārstu, ventiļu, filtru ražotāji katram atsevišķam produktam. Koeficientus ir diezgan viegli izmantot: lai noteiktu galvas zudumu, Kms reizina ar dzesēšanas šķidruma kustības ātruma kvadrāta un gravitācijas paātrinājuma divkāršās vērtības attiecību:

?h_jaunkundze = K_jaunkundze (V²/ 2g)vai ?lpp_jaunkundze = K_jaunkundze (? V²/ 2)

• ?h_jaunkundze – spiediena zudums uz vietējo pretestību, m
• ?lpp_jaunkundze – spiediena zudums uz vietējo pretestību, Pa
• LĪDZ_jaunkundze – vietējās pretestības koeficients
• g – gravitācijas paātrinājums, 9,8 m / s²
• ? – dzesēšanas šķidruma blīvums ūdenim 1000 kg / m³

Galvas zudums lineārajās sekcijās ir kanāla ietilpības attiecība pret zināmo jaudas koeficientu, un dalīšanas rezultāts jāpalielina līdz otrajai jaudai:

P = (G / Kvs)²

• P – galvas zudums, josla
• G – faktiskais dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrums, m³/stunda
• Kvs – caurlaidspēja, m³/stunda

Iepriekšēja sistēmas līdzsvarošana

Apkures sistēmas hidrauliskā aprēķina vissvarīgākais gala mērķis ir aprēķināt šādas caurlaidspējas vērtības, pie kurām stingri dozēts dzesēšanas šķidruma daudzums ar noteiktu temperatūru nonāk katrā apkures loka daļā, kas nodrošina apkures ierīču normalizētu siltuma izdalīšanos. Šis uzdevums šķiet grūts tikai no pirmā acu uzmetiena. Patiesībā balansēšanu veic ar plūsmu ierobežojošiem vadības vārstiem. Katram vārsta modelim ir norādīts gan Kvs koeficients pilnīgi atvērtam stāvoklim, gan Kv koeficienta līkne dažādām vadības kāta atvēršanas pakāpēm. Mainot vārstu caurlaides spēju, kas parasti tiek uzstādīti sildīšanas ierīču savienojuma vietās, ir iespējams sasniegt vēlamo dzesēšanas šķidruma sadali un līdz ar to arī tā pārnesamā siltuma daudzumu..

Tomēr ir neliela nianse: kad caurlaide mainās vienā sistēmas punktā, mainās ne tikai faktiskais plūsmas ātrums attiecīgajā sadaļā. Plūsmas samazināšanās vai palielināšanās dēļ līdzsvars visās pārējās ķēdēs zināmā mērā mainās. Ja mēs ņemam, piemēram, divus radiatorus ar atšķirīgu siltumenerģiju, kas savienoti paralēli dzesēšanas šķidruma pretējai kustībai, tad, palielinoties ierīces caurlaides spējai, kura ir pirmā ķēdē, otrā saņems mazāk dzesēšanas šķidruma, pateicoties hidrodinamiskās pretestības atšķirības palielinājumam. Tieši pretēji, ja plūsmas ātrums samazinās vadības vārsta dēļ, visi citi radiatori, kas atrodas tālāk ķēdē, automātiski saņems lielāku dzesēšanas šķidruma daudzumu un būs nepieciešama papildu kalibrēšana. Katram elektroinstalācijas veidam ir savi balansēšanas principi.

Programmatūras sistēmas aprēķiniem

Acīmredzot manuālie aprēķini ir pamatoti tikai mazām apkures sistēmām ar maksimāli vienu vai divām ķēdēm ar 4-5 radiatoriem katrā. Sarežģītākām apkures sistēmām ar siltuma jaudu virs 30 kW ir nepieciešama integrēta pieeja hidraulikas aprēķināšanai, kas paplašina izmantoto instrumentu klāstu tālu aiz zīmuļa un papīra lapas..

Danfoss C.O. 3.8

Mūsdienās ir diezgan liels skaits programmatūras, ko nodrošina lielākie apkures iekārtu ražotāji, piemēram, Valtec, Danfoss vai Herz. Šādās programmatūras paketēs hidraulikas uzvedības aprēķināšanai tiek izmantota tā pati metodika, kas tika aprakstīta mūsu pārskatā. Pirmkārt, vizuālajā redaktorā tiek modelēta precīza projicētās apkures sistēmas kopija, kurai norādīti dati par siltumspēju, siltumnesēja veidu, cauruļu pilienu garumu un augstumu, izmantotajiem veidgabaliem, radiatoriem un grīdas apsildes spolēm. Programmas bibliotēkā ir plašs hidraulisko ierīču un veidgabalu klāsts, katram produktam ražotājs ir iepriekš noteicis darbības parametrus un bāzes koeficientus. Ja vēlaties, varat pievienot trešo pušu ierīču paraugus, ja tiem ir zināms nepieciešamais raksturlielumu saraksts..

Darba beigās programma ļauj noteikt atbilstošo nominālo caurules urbumu, izvēlēties pietiekamu cirkulācijas sūkņu plūsmu un spiedienu. Aprēķins beidzas ar sistēmas līdzsvarošanu, savukārt hidraulikas darbības imitācijas laikā tiek ņemtas vērā atkarības un vienas sistēmas vienības caurlaides izmaiņu ietekme uz visām pārējām. Prakse rāda, ka pat apmaksātu programmatūras produktu izstrāde un izmantošana izrādās lētāka nekā tad, ja aprēķini tiktu uzticēti speciālistiem, par kuriem noslēgts līgums..

Līdzīgi ieraksti:

1. Apkures sistēmas atvērta un aizvērta tvertne: tilpuma aprēķins, DIY remonts Latvijā ikviens, kurš izvēlas lietot apkures sistēmu, var izmantot atvērtu vai aizvērtu tvertni. Šis raksts sniedz skaidru priekšstatu par gan atvērtas, gan aizvērtas tvertnes aprēķināšanu, kā arī detalizēti skaidro, kā...
2. Apkures sistēmas Tichelman cilpa: diagramma un aprēķins Latvijā bieži izmanto Tichelman cilpu, lai aprēķinātu apkures sistēmu. Šī cilpa ļauj aprēķināt parametrus gan apkures sistēmas ūdens plūsmas lielumā, gan enerģijas līdzsvarā, sniedzot daudzas priekšrocības - tādas kā efektīvi...
3. Individuālas apkures sistēmas pats aprēķins Latvijā ikdienas enerģijas pieteikumu apstrādē bieži tiek izmantoti īpaši aprēķini, lai nodrošinātu efektīvu, uzticamu un patērētājam draudzīgu apkuri. Šobrīd to var paveikt ar individuālas apkures sistēmas aprēķinu šī raksta palīdzībā....
4. DIY hipped jumts: rasējumi, spāru sistēmas aprēķins Ar mūsu DIY hipped jumta rasējumiem, spāru sistēmas aprēķinu un vieglu instalēšanu, jūs būsiet gatavi veidot savu individuālo jumtu. Šis piedāvātais risinājums ļauj veidot jumtu ātri un droši, piešķirot jūsu...

Lasīt vairāk  Kā pats izgatavot cesspool