Küttesüsteemi hüdrauliline arvutus

Täna analüüsime, kuidas teha küttesüsteemi hüdrauliline arvutus. Tõepoolest, tänapäevani levib tava kujundada küttesüsteemid kapriisidele. See on põhimõtteliselt vale lähenemisviis: ilma esialgsete arvutusteta tõstame materjali tarbimise riba, provotseerime ebanormaalseid töörežiime ja kaotame võimaluse maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks.

Hüdraulilise arvutuse eesmärgid

Inseneri seisukohast näib vedelküttesüsteem olevat üsna keeruline kompleks, mis hõlmab seadmeid soojuse genereerimiseks, selle transportimiseks ja soojendatud ruumides vabastamiseks. Hüdraulilise küttesüsteemi ideaalseks töörežiimiks peetakse sellist, kus jahutusvedelik neelab allikast maksimaalse soojuse ja kannab selle liikumise ajal ilma kadudeta ruumi atmosfääri. Muidugi tundub selline ülesanne täiesti kättesaamatu, kuid läbimõeldum lähenemisviis võimaldab teil ette näha süsteemi käitumist erinevates tingimustes ja jõuda võrdlusalustele võimalikult lähedale. See on küttesüsteemide kavandamise peamine eesmärk, mille kõige olulisemat osa peetakse hüdrauliliseks arvutamiseks..

Hüdraulilise disaini praktilised eesmärgid on:

1. Saage aru, millise kiirusega ja millises mahus jahutusvedelik süsteemi igas sõlmes liigub.
2. Määrake, millist mõju avaldab iga seadme töörežiimi muutus kogu kompleksile tervikuna.
3. Tehke kindlaks, millised üksikute üksuste ja seadmete võimsused ja tööomadused on küttesüsteemi funktsioonide täitmiseks piisavad, ilma et see suurendaks kulusid ja tagaks põhjendamatult kõrge ohutusmarginaali.
4. Lõppkokkuvõttes – soojusenergia rangelt mõõdetud jaotuse tagamiseks erinevates küttetsoonides ja selle jaotuse kõrge püsivuse tagamiseks.

Võime öelda rohkem: ilma vähemalt põhiarvestusteta on võimatu saavutada vastuvõetavat stabiilsust ja seadmete pikaajalist kasutamist. Hüdraulikasüsteemi töö modelleerimine on tegelikult kogu edasise disaini arendamise aluseks..

Küttesüsteemide tüübid

Seda tüüpi tehnilisi ülesandeid teeb keeruliseks küttesüsteemide mitmekesisus, seda nii mõõtkavas kui ka konfiguratsioonis. Küttevahetusvahendeid on mitut tüüpi, millest igaühel on oma seadused:

1. Kahetorusüsteemid ummikseisusüsteemida – seadme kõige tavalisem versioon, mis sobib hästi nii keskse kui ka individuaalse küttekontuuri korraldamiseks.

Kahetoruline ummikseisusüsteem

2. Ühetorusüsteem ehk “Leningradka”peetakse parimaks viisiks tsiviilküttekomplekside ehitamiseks soojusvõimsusega kuni 30-35 kW.

Ühetoruline küttesüsteem sunnitud tsirkulatsiooniga: 1 – küttekatel; 2 – turvarühm; 3 – kütteradiaatorid; 4 – Mayevsky kraana; 5 – paisupaak; 6 – tsirkulatsioonipump; 7 – äravool

3. Möödasüsteemi kahetorusüsteem– küttekontuuride kõige materjalimahukam lahtisidumine, mida iseloomustab samal ajal teadaolev suurim tööstabiilsus ja jahutusvedeliku jaotuse kvaliteet.

Kahetoruline küttesüsteem (Tichelmani silmus)

4. Tala paigutuson mitmes mõttes sarnane kahe toruga sõidule, kuid samal ajal on süsteemi kõik juhtimisseadmed paigutatud ühte punkti – kollektorisse.

Radiatsiooniküttekontuur: 1 – boiler; 2 – paisupaak; 3 – toitekollektor; 4 – kütteradiaatorid; 5 – tagasivoolukollektor; 6 – tsirkulatsioonipump

Enne arvutuste rakendatud poolele jõudmist on vaja teha paar olulist hoiatust. Kõigepealt peate õppima, et kvaliteetse arvutuse võti seisneb vedelike süsteemide tööpõhimõtete mõistmises intuitiivsel tasemel. Ilma selleta muutub iga üksiku lahenduse kaalumine keerukate matemaatiliste arvutuste põimimiseks. Teine on praktiline võimatus esitada ühes ülevaates rohkem kui põhikontseptsioone; üksikasjalikumate selgituste saamiseks on parem tutvuda küttesüsteemide arvutamist käsitleva sellise kirjandusega:

• V. Pyrkov “Kütte- ja jahutussüsteemide hüdrauliline reguleerimine. Teooria ja praktika “2. trükk, 2010.
• R. Jaushovets “Hüdraulika – veekütte süda”.
• Katlaruumi hüdraulika kasutusjuhend De Dietrichilt.
• A. Saveliev “Kodune küte. Süsteemide arvutamine ja paigaldamine “.

Jahutusvedeliku voolukiiruse ja liikumiskiiruse määramine

Kõige tuntum hüdrosüsteemide arvutamise meetod põhineb soojustehnika arvutusandmetel, mis määravad soojuse kadude täiendamise määra igas ruumis ja vastavalt sellele neisse paigaldatud radiaatorite soojusvõimsuse. Esmapilgul on kõik lihtne: meil on soojusvõimsuse koguväärtus ja seejärel annustame soojuskandja voolu igale kütteseadmele. Suurema mugavuse huvides on eelnevalt üles ehitatud hüdrosüsteemi aksonomeetriline visand, millele on lisatud vesiküttega põranda radiaatorite või silmuste nõutavad võimsusnäitajad..

Küttesüsteemi aksonomeetriline diagramm

Soojusenergialt hüdraulilisele arvutamisele üleminek viiakse läbi massivoolu kontseptsiooni sisseviimisega, see tähendab küttekontuuri igasse sektsiooni tarnitud jahutusvedeliku teatud massiga. Massivool on vajaliku soojusvõimsuse suhe jahutusvedeliku erisoojusvõimsuse tootega varustus- ja tagasivoolutorustiku temperatuuride erinevuse järgi. Seega on küttesüsteemi visandil tähistatud võtmepunktid, mille jaoks nominaalne massivool on näidatud. Mugavuse huvides määratakse paralleelselt ka ruumalavool, võttes arvesse kasutatud soojuskandja tihedust.

G = Q / (c (t₂ – t₁))

• G – jahutusvedeliku voolukiirus, kg / s
• Q – vajalik soojusvõimsus, W
• c – soojuskandja erisoojus, vett võetakse kui 4200 J / (kg ° C)
• ?T = (t₂ – t₁) – sissepuhke ja tagasivoolu temperatuuri erinevus, ° С

Loogika on siin lihtne: vajaliku soojuskoguse radiaatorisse toimetamiseks peate kõigepealt kindlaks määrama jahutusvedeliku mahu või massi antud soojusmahtuvusega, mis läbib torujuhtme ajaühikus. Selleks on vaja kindlaks määrata jahutusvedeliku liikumiskiirus ringluses, mis on võrdne mahulise voolu suhtega toru sisemise läbipääsu ristlõikepindalaga. Kui kiirus arvutatakse massivoolu suhtes, tuleb nimetajale lisada soojuskandja tiheduse väärtus:

V = G / (? F)

• V – jahutusvedeliku liikumiskiirus, m / s
• G – jahutusvedeliku voolukiirus, kg / s
• ? – jahutusvedeliku tihedus, vee jaoks võite võtta 1000 kg / m³
• f – toru ristlõikepindala, leitakse valemiga ?­R², kus r on toru siseläbimõõt jagatud kahega

Andmed voolukiiruse ja kiiruse kohta on vajalikud ristmike torude nominaalsuuruse, samuti tsirkulatsioonipumpade vooluhulga ja pea määramiseks. Sunniviisilise ringluse seadmed peavad tekitama ülerõhu, et ületada torude ning sulge- ja juhtventiilide hüdrodünaamilist vastupidavust. Suurim raskus on loodusliku (gravitatsioonilise) tsirkulatsiooniga süsteemide hüdraulilisel arvutamisel, mille jaoks nõutav ülerõhk arvutatakse vastavalt kuumutatud jahutusvedeliku mahupaisumise kiirusele ja astmele.

Pea- ja rõhukaod

Ideaalsete mudelite jaoks piisaks parameetrite arvutamisest vastavalt ülalkirjeldatud suhetele. Reaalses elus erinevad nii jahutusvedeliku ruumala kui ka kiirus süsteemi eri punktides arvutatud väärtustest. Selle põhjuseks on hüdrodünaamiline vastupidavus jahutusvedeliku liikumisele. Selle põhjuseks on mitmed tegurid:

1. Jahutusvedeliku hõõrdejõud torude seinte vastu.
2. Liitmike, kraanide, filtrite, termostaatventiilide ja muude liitmike moodustatud lokaalne voolu takistus.
3. Hargnevate ühendavate ja hargnevate tüüpide olemasolu.
4. Turbulentsed pöörised nurkades, kitsendustel, laiendustel jne.

Rõhu languse ja kiiruse leidmise probleemi süsteemi erinevates osades peetakse õigustatult kõige raskemaks, see seisneb hüdrodünaamiliste keskkondade arvutamise valdkonnas. Niisiis, vedeliku hõõrdejõudusid toru sisepindade suhtes kirjeldatakse logaritmilise funktsiooniga, mis võtab arvesse materjali karedust ja kinemaatilist viskoossust. Turbulentsete pööriste arvutamine on veelgi raskem: kanali profiili ja kuju vähim muutus muudab iga olukorra ainulaadseks. Arvutuste hõlbustamiseks võetakse kasutusele kaks võrdlustegurit:

1. Kvs– iseloomustab torude, radiaatorite, separaatorite ja muude lineaarsele lähedale jäävate alade läbilaskevõimet.
2. TO_Prl– erineva liitmiku kohaliku takistuse määramine.

Neid tegureid näitavad torude, ventiilide, ventiilide, filtrite tootjad iga toote kohta eraldi. Koefitsiente on üsna lihtne kasutada: peakao määramiseks korrutatakse Kms jahutusvedeliku liikumiskiiruse ruudu ja gravitatsiooni kiirenduse kahekordse väärtuse suhtega:

?h_Prl = K_Prl (V²/ 2g)või ?lk_Prl = K_Prl (? V²/ 2)

• ?h_Prl – rõhukadu kohalikele takistustele, m
• ?lk_Prl – rõhukadu kohalikele takistustele, Pa
• TO_Prl – kohaliku takistuse koefitsient
• g – raskuskiirendus, 9,8 m / s²
• ? – jahutusvedeliku tihedus, vesi 1000 kg / m³

Pea kaotus lineaarses lõigus on kanali läbilaskevõime ja teadaoleva läbilaskevõime teguri suhe ning jagamise tulemus tuleb tõsta teise võimsuseni:

P = (G / Kvs)²

• P – pea kaotus, latt
• G – jahutusvedeliku tegelik voolukiirus, m³/ tund
• Kvs – läbilaskevõime, m³/ tund

Süsteemi eelbilansseerimine

Küttesüsteemi hüdraulilise arvutuse kõige olulisem eesmärk on selliste läbilaskevõime väärtuste arvutamine, mille korral iga küttekontuuri igasse ossa siseneb kindla temperatuuriga jahutusvedeliku rangelt mõõdetud kogus, mis tagab kütteseadmete normaliseeritud soojuse eraldumise. See ülesanne tundub keeruline ainult esmapilgul. Tegelikult toimub tasakaalustamine voolu piiravate juhtventiilide abil. Iga klapimudeli puhul on näidatud nii Kvs tegur täielikult avatud olekus kui ka Kv teguri kõver juhtvarre erineva avanemisastme jaoks. Ventiilide läbilaskevõime muutmisega, mis tavaliselt paigaldatakse kütteseadmete liitumispunktidesse, on võimalik saavutada jahutusvedeliku soovitud jaotus ja sellest tulenev soojushulk..

Siiski on väike nüanss: kui süsteemi läbilaskevõime ühel hetkel muutub, ei muutu ainult vaadeldava lõigu tegelik voolukiirus. Voolu vähenemise või suurenemise tõttu muutub kõigi teiste vooluringide tasakaal mingil määral. Kui võtame näiteks kaks erineva soojusvõimsusega radiaatorit, mis on ühendatud paralleelselt jahutusvedeliku vastupidise liikumisega, siis selle vooluahelas esimese seadme läbilaskevõime suurenemisega saab teine ​​vähem jahutusvedelikku hüdrodünaamilise takistuse erinevuse suurenemise tõttu. Vastupidi, kui voolu kiirus väheneb reguleeriva klapi tõttu, saavad kõik muud keti all olevad radiaatorid automaatselt suurema koguse jahutusvedelikku ja vajavad täiendavat kalibreerimist. Igal juhtmestiku tüübil on oma tasakaalustuspõhimõtted.

Tarkvara süsteemid arvutuste tegemiseks

Ilmselt on käsitsi arvutused õigustatud ainult väikeste küttesüsteemide puhul, kus maksimaalselt on üks või kaks vooluringi, igas igas 4-5 radiaatorit. Keerukamad küttesüsteemid, mille soojusvõimsus on üle 30 kW, vajavad hüdraulika arvutamisel integreeritud lähenemisviisi, mis laiendab kasutatavate tööriistade valikut kaugemale pliiatsist ja paberilehest.

Danfoss C.O. 3.8

Täna on saadaval üsna suur arv tarkvara, mida pakuvad suurimad kütteseadmete tootjad, näiteks Valtec, Danfoss või Herz. Sellistes tarkvarapakettides kasutatakse hüdraulika käitumise arvutamiseks sama metoodikat, mida kirjeldati meie ülevaates. Esiteks modelleeritakse visuaalses redigeerijas projekteeritud küttesüsteemi täpne koopia, mille jaoks on näidatud andmed soojusvõimsuse, soojuskandja tüübi, torude tilkade pikkuse ja kõrguse, kasutatud liitmike, radiaatorite ja põrandakütte mähiste kohta. Programmi raamatukogu sisaldab laias valikus hüdraulilisi seadmeid ja liitmikke; iga toote jaoks on tootjal etteantud tööparameetrid ja baaskoefitsiendid. Soovi korral saate lisada muude tootjate seadmete näidiseid, kui nende jaoks on teada vajalik tunnuste loetelu..

Töö lõppedes võimaldab programm määrata sobiva toru nominaalse ava, valida piisav vooluhulk ja tsirkulatsioonipumpade pea. Arvestus lõpeb süsteemi tasakaalustamisega, hüdraulika töö modelleerimisel võetakse aga arvesse sõltuvusi ja süsteemi ühe ühiku läbilaskevõime muutuste mõju teistele. Praktika näitab, et isegi tasuliste tarkvaratoodete väljatöötamine ja kasutamine osutub odavamaks kui siis, kui arvutused usaldataks lepingulistele spetsialistidele..