روش برای محاسبه مبدل های حرارتی

طراحی مبدل های حرارتی بسیار متنوع است، اما یک تکنیک کلی وجود دارد محاسبات حرارتی، که بسته به داده های اولیه موجود می تواند برای محاسبات خصوصی استفاده شود.

دو نوع محاسبات ترموتکنیکی مبدل های حرارتی وجود دارد: طراحی (طراحی) و کالیبراسیون.

محاسبه طراحیهنگام طراحی مبدل حرارتی، زمانی که نرخ جریان مایع خنک کننده و پارامترهای آنها مشخص شده است، انجام می شود. هدف از محاسبه طراحی تعیین سطح تبادل حرارت و ابعاد طراحی دستگاه انتخاب شده است.

محاسبه تاییدبرای شناسایی امکان استفاده از مبدل های حرارتی موجود یا استاندارد برای آن ها انجام می شود فرآیندهای تکنولوژیکیکه در آن از این دستگاه استفاده می شود. در طول محاسبه تایید، ابعاد دستگاه و شرایط عملکرد آن مشخص می شود و مقدار نامعلوم بهره وری مبدل حرارتی (واقعی) است. یک محاسبه تأیید برای ارزیابی عملکرد دستگاه در حالت هایی غیر از اسمی انجام می شود. مثل این. روش، هدف محاسبه تاییدانتخاب شرایطی است که تضمین می کند حالت بهینهعملکرد دستگاه

محاسبات طراحی شامل محاسبات حرارتی (مهندسی حرارت)، هیدرولیک و محاسبات مکانیکی است.

دنباله ای از محاسبات طراحی. برای انجام محاسبات موارد زیر باید مشخص شود: 1) نوع مبدل حرارتی (کویل، پوسته و لوله، لوله در لوله، مارپیچ و غیره). 2) نام خنک کننده گرم و سرد (مایع، بخار یا گاز)؛ 3) بهره وری مبدل حرارتی (مقدار یکی از خنک کننده ها، کیلوگرم در ثانیه)؛ 4) دمای اولیه و نهایی خنک کننده ها.

تعیین موارد زیر ضروری است: 1) پارامترهای فیزیکی و سرعت حرکت مایع خنک کننده. 2) مصرف سیال گرمایشی یا خنک کننده بر اساس تعادل حرارتی. 3) نیروی محرکه فرآیند، یعنی. اختلاف دمای متوسط؛ 4) انتقال حرارت و ضرایب انتقال حرارت؛ 5) سطح انتقال حرارت؛ 6) ابعاد ساختاری دستگاه: طول، قطر و تعداد دور سیم پیچ، طول، تعداد لوله ها و قطر بدنه در دستگاه پوسته و لوله، تعداد دور و قطر بدنه در گرمای مارپیچی. مبدل و غیره؛ 7) قطر اتصالات ورودی و خروجی مایع خنک کننده.

انتقال حرارت بین خنک کننده ها بسته به نوع آن به میزان قابل توجهی متفاوت است خواص فیزیکیو پارامترهای رسانه تبادل حرارت، و همچنین از شرایط هیدرودینامیکی حرکت مایع خنک کننده.

تخصیص طراحی، محیط کار (خنک کننده)، دمای اولیه و نهایی آنها را مشخص می کند. باید میانگین دمای هر محیط را تعیین کرد و در این دما مقادیر پارامترهای فیزیکی آنها را با استفاده از جداول مرجع پیدا کرد.

میانگین دمای محیط را می توان تقریباً به عنوان میانگین حسابی دمای t n اولیه و t k نهایی تعیین کرد.

اصلی پارامترهای فیزیکیمحیط های کاری عبارتند از: چگالی، ویسکوزیته، گرمای ویژه، هدایت حرارتی، نقطه جوش، گرمای نهان تبخیر یا تراکم و غیره.

این پارامترها به صورت جداول، نمودارها، مونوگرام ها در کتاب های مرجع ارائه شده است.

هنگام طراحی تجهیزات مبادله حرارتی، باید تلاش کرد تا چنین نرخ های جریان خنک کننده (محیط کاری آنها) ایجاد شود که در آن ضرایب انتقال حرارت و مقاومت هیدرولیکی از نظر اقتصادی مفید باشد.

انتخاب سرعت مناسب برای عملکرد خوب مبدل حرارتی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا با افزایش سرعت ضرایب انتقال حرارت به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد و سطح تبادل حرارت کاهش می‌یابد. این دستگاه ابعاد طراحی کوچکتری دارد. همزمان با افزایش سرعت، مقاومت هیدرولیکی دستگاه افزایش می یابد، یعنی. مصرف انرژی برای راه اندازی پمپ و همچنین خطر چکش آب و لرزش لوله ها. حداقل مقدار سرعت با دستیابی به حرکت جریان آشفته تعیین می‌شود (برای مایعات با ویسکوزیته کم، معیار رینولدز Re > 10000 است).

سرعت متوسط ​​حرکت محیط از معادلات دبی حجمی و جرمی تعیین می شود:

ام‌اس؛ ، کیلوگرم/(متر 2 ثانیه)، (9.1)

میانگین سرعت خطی، m/s کجاست. V- نرخ جریان حجمی، m3/s. S - سطح مقطع جریان، متر مربع؛ - سرعت جرم متوسط، کیلوگرم / (m2 /s)؛ G – جریان جرمی، کیلوگرم بر ثانیه

رابطه جرم و سرعت خطی:

, (9.2)

چگالی محیط کجاست، kg/m3.

برای قطر لوله های اعمال شده (57، 38 و 25 میلی متر)، توصیه می شود سرعت مایعات را تقریباً 1.5 - 2 متر بر ثانیه، نه بیشتر از 3 متر بر ثانیه، حداقل سرعت مجاز برای اکثر مایعات 0.06 - است. 0.3 متر بر ثانیه سرعت مربوط به Re = 10000 برای مایعات کم ویسکوزیته در اکثر موارد از 0.2 - 0.3 m/s تجاوز نمی کند. برای مایعات چسبناک، اغتشاش جریان با سرعت های بسیار بالاتری به دست می آید، بنابراین در محاسبات لازم است یک رژیم ضعیف آشفته یا حتی آرام فرض شود.

برای گازها در فشار اتمسفرسرعت جرم مجاز 15 - 20 کیلوگرم / (m2 s)، کمترین حد 2 - 2.5 کیلوگرم / (m2 s) و سرعت های خطی تا 25 متر بر ثانیه. برای بخارات اشباع شده در حین تراکم، توصیه می شود سرعت را روی 10 متر بر ثانیه تنظیم کنید.

سرعت حرکت محیط کار در نازل اتصالات: برای بخار اشباع 20 تا 30 متر بر ثانیه. برای بخار فوق گرم - تا 50 متر بر ثانیه؛ برای مایعات - 1.5 - 3 متر بر ثانیه؛ برای گرم کردن میعانات بخار - 1 - 2 متر بر ثانیه.

برای اینکه سیستم گرمایش آب به درستی کار کند، لازم است از سرعت مایع خنک کننده مورد نیاز در سیستم اطمینان حاصل شود. اگر سرعت کم باشد، گرم کردن اتاق بسیار کند خواهد بود و رادیاتورهای دور بسیار سردتر از رادیاتورهای نزدیک خواهند بود. برعکس، اگر سرعت مایع خنک کننده خیلی زیاد باشد، خود مایع خنک کننده زمان لازم برای گرم شدن در دیگ را نخواهد داشت و دمای کل سیستم گرمایش کمتر خواهد بود. سطح نویز نیز افزایش خواهد یافت. همانطور که می بینیم، سرعت مایع خنک کننده در سیستم گرمایش یک پارامتر بسیار مهم است. بیایید نگاهی دقیق‌تر بیندازیم - چه چیزی باید بیشتر باشد سرعت بهینه.

سیستم های گرمایش که در آن گردش طبیعی رخ می دهد، به عنوان یک قاعده، نسبتاً دارند سرعت کمخنک کننده افت فشار در لوله ها حاصل می شود مکان صحیحدیگ بخار، مخزن انبساط و خود لوله ها - مستقیم و برگشت. فقط محاسبه صحیح قبل از نصب به شما امکان می دهد به حرکت صحیح و یکنواخت مایع خنک کننده دست یابید. اما هنوز اینرسی سیستم های گرمایشی با گردش طبیعیمایع بسیار بزرگ است نتیجه گرمایش آهسته اتاق ها، راندمان پایین است. مزیت اصلی چنین سیستمی حداکثر استقلال از برق است.

رایج ترین سیستم گرمایشی مورد استفاده در منازل است گردش اجباریخنک کننده عنصر اصلی چنین سیستمی پمپ گردش خون است. این است که حرکت مایع خنک کننده را تسریع می کند، سرعت مایع در سیستم گرمایش به ویژگی های آن بستگی دارد.

چه چیزی بر سرعت خنک کننده در سیستم گرمایش تأثیر می گذارد:

نمودار سیستم گرمایش،
- نوع خنک کننده،
- قدرت، عملکرد پمپ گردش خون،
- لوله ها از چه موادی ساخته شده اند و قطر آنها
- غیبت گیرهای هواو گرفتگی در لوله ها و رادیاتورها.

برای یک خانه خصوصی، بهینه ترین سرعت خنک کننده در محدوده 0.5 - 1.5 متر بر ثانیه خواهد بود.
برای ساختمان های اداری - حداکثر 2 متر در ثانیه.
برای محل تولید- حداکثر 3 متر بر ثانیه
حد بالایی سرعت مایع خنک کننده عمدتاً به دلیل سطح نویز در لوله ها انتخاب می شود.

بسیاری پمپ های گردش خونآنها دارای یک تنظیم کننده سرعت جریان مایع هستند، بنابراین شما می توانید بهینه ترین مورد را برای سیستم خود انتخاب کنید. همچنین باید خود پمپ را به درستی انتخاب کنید. نیازی به مصرف آن با ذخیره انرژی زیاد نیست، زیرا مصرف برق بیشتر خواهد بود. اگر سیستم گرمایش طولانی باشد، مقادیر زیادمدارها، تعداد طبقات و ... بهتر است چند پمپ با ظرفیت کمتر نصب شود. به عنوان مثال، پمپ را به طور جداگانه در یک طبقه گرم، در طبقه دوم نصب کنید.

سرعت آب در سیستم گرمایشی
سرعت آب در سیستم گرمایشی برای اینکه سیستم گرمایش آب به درستی کار کند، لازم است از سرعت مورد نیاز مایع خنک کننده در سیستم اطمینان حاصل شود. اگر سرعت کم باشد،

سرعت حرکت آب در لوله های سیستم گرمایش.

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam

اوه و اونا دارن احمق میکنن!
چی میخوای؟ آیا باید "اسرار نظامی" را (در واقع چگونه این کار را انجام دهید) کشف کنید یا دوره آموزشی را بگذرانید؟ اگر فقط یک دانشجوی دوره - پس طبق دستورالعملی که معلم نوشته است و چیز دیگری نمی داند و نمی خواهد بداند. و اگر انجام دهید همانطور که باید، هنوز آن را نمی پذیرد.

1. بله حداقلسرعت حرکت آب این بر اساس شرایط حذف هوا 0.2-0.3 متر بر ثانیه است.

2. بله حداکثرسرعت که محدود است تا لوله ها صدا ایجاد نکنند. از نظر تئوری، این باید با محاسبه بررسی شود و برخی از برنامه ها این کار را انجام می دهند. عملا افراد آگاهآنها از دستورالعمل های SNiP قدیمی از سال 1962 استفاده می کنند، جایی که یک جدول وجود داشت محدود کردنسرعت ها از آنجا در تمام کتاب های مرجع پخش شد. این 1.5 متر بر ثانیه برای قطر 40 یا بیشتر، 1 متر بر ثانیه برای قطر 32، 0.8 متر بر ثانیه برای قطر 25 است. برای قطرهای کوچکتر محدودیت های دیگری وجود داشت، اما آنها اهمیتی به آن نداشتند. آنها

سرعت مجاز در حال حاضر در بند 6.4.6 (تا 3 متر بر ثانیه) است و در ضمیمه Z SNiP 41-01-2003، فقط "اساتید دانشیار با نامزدها" سعی کردند از دانش آموزان ضعیف جلوگیری کنند تا بتوانند آن را بفهمند. در آنجا به سطح سر و صدا، و کیلومترها و سایر موارد مزخرف گره خورده است.

اما قابل قبول مطلق است نهبهینه SNiP اصلاً به بهینه اشاره نمی کند.

3. اما هنوز وجود دارد بهینهسرعت نه برخی 0.8-1.5، بلکه واقعی است. یا بهتر است بگوییم نه خود سرعت، بلکه قطر بهینه لوله (سرعت به خودی خود مهم نیست) با در نظر گرفتن همه عوامل از جمله مصرف فلز، پیچیدگی نصب، پیکربندی و پایداری هیدرولیک.

در اینجا فرمول های مخفی وجود دارد:

0.037*G^0.49 - برای بزرگراه های پیش ساخته
0.036*G^0.53 - برای رایزرهای گرمایشی
0.034*G^0.49 - برای میلی متر شبکه اصلی انشعاب، تا زمانی که بار به 1/3 کاهش یابد.
0.022*G^0.49 - برای قسمت های انتهایی یک شاخه با بار 1/3 کل شاخه

در اینجا، در همه جا G نرخ جریان بر حسب t/h است و نتیجه یک قطر داخلی بر حسب متر است که باید به نزدیکترین استاندارد بزرگتر گرد شود.

خوب، خوب درست استپسرها اصلاً سرعتی تنظیم نمی کنند، فقط با سرعت انجام می دهند ساختمان های مسکونیهمه رایزرها با قطر ثابت و همه خطوط با قطر ثابت. اما خیلی زود است که بدانید قطرها دقیقاً چقدر هستند.

سرعت حرکت آب در لوله های سیستم گرمایش
سرعت حرکت آب در لوله های سیستم گرمایش. گرمایش

محاسبه هیدرولیکخطوط لوله سیستم گرمایش

همانطور که از عنوان مبحث مشخص است، محاسبه شامل پارامترهای مربوط به هیدرولیک، مانند سرعت جریان مایع خنک کننده، سرعت جریان مایع خنک کننده، مقاومت هیدرولیکی خطوط لوله و اتصالات است. علاوه بر این، رابطه کاملی بین این پارامترها وجود دارد.

به عنوان مثال، هنگامی که سرعت مایع خنک کننده افزایش می یابد، مقاومت هیدرولیکی خط لوله افزایش می یابد. هنگامی که جریان مایع خنک کننده از طریق یک خط لوله با قطر معین افزایش می یابد، سرعت مایع خنک کننده افزایش می یابد و مقاومت هیدرولیکی به طور طبیعی افزایش می یابد، در حالی که تغییر قطر به سمت بالا، سرعت و مقاومت هیدرولیکی کاهش می یابد. با تجزیه و تحلیل این روابط، محاسبه هیدرولیک به نوعی تجزیه و تحلیل پارامتر برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و کارآمد سیستم و کاهش هزینه های مواد تبدیل می شود.

سیستم گرمایش از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: خطوط لوله، وسایل گرمایشی، مولد حرارت، کنترل و دریچه های قطع کننده. تمام عناصر سیستم ویژگی های مقاومت هیدرولیکی خود را دارند و باید هنگام محاسبه در نظر گرفته شوند. با این حال، همانطور که در بالا ذکر شد، ویژگی های هیدرولیک ثابت نیستند. تولید کنندگان تجهیزات گرمایشیو مواد معمولاً داده هایی را در مورد ویژگی های هیدرولیک (افت فشار خاص) برای مواد یا تجهیزاتی که تولید می کنند ارائه می دهند.

نوموگرام محاسبه هیدرولیک خطوط لوله پلی پروپیلن تولید شده توسط FIRAT (Firat)

افت فشار خاص (افت فشار) خط لوله برای 1 m.p نشان داده شده است. لوله ها

پس از تجزیه و تحلیل نوموگرام، روابط مشخص شده قبلی بین پارامترها را با وضوح بیشتری خواهید دید.

بنابراین ما ماهیت محاسبه هیدرولیک را تعیین کرده ایم.

حال اجازه دهید هر یک از پارامترها را جداگانه بررسی کنیم.

جریان مایع خنک کننده

جریان مایع خنک‌کننده، برای درک وسیع‌تر از مقدار مایع خنک‌کننده، مستقیماً به بار حرارتی بستگی دارد که مایع خنک‌کننده باید از مولد حرارت به آن منتقل شود. دستگاه گرمایش.

به طور خاص برای محاسبات هیدرولیک، تعیین میزان جریان مایع خنک کننده در یک منطقه طراحی معین ضروری است. منطقه سکونت چیست؟ بخش طراحی خط لوله به عنوان بخشی با قطر ثابت با سرعت جریان مایع خنک کننده ثابت در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال، اگر یک انشعاب شامل ده رادیاتور (به شرط هر دستگاه با توان 1 کیلو وات) و کل مصرفخنک کننده برای انتقال انرژی حرارتی معادل 10 کیلو وات توسط مایع خنک کننده طراحی شده است. سپس اولین بخش، بخش از مولد حرارت تا اولین رادیاتور در انشعاب (به شرط ثابت بودن قطر در سراسر بخش) با دبی مایع خنک کننده برای انتقال 10 کیلو وات خواهد بود. قسمت دوم بین رادیاتور اول و دوم با دبی برای انتقال انرژی حرارتی 9 کیلو وات و تا آخرین رادیاتور قرار خواهد گرفت. مقاومت هیدرولیکی هر دو خط لوله تامین و برگشت محاسبه می شود.

سرعت جریان مایع خنک کننده (کیلوگرم در ساعت) برای منطقه با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

سئوال - بار حرارتیطرح W. به عنوان مثال، برای مثال بالا، بار حرارتی بخش اول 10 کیلو وات یا 1000 وات است.

с = 4.2 کیلوژول / (کیلوگرم درجه سانتیگراد) - ظرفیت گرمایی ویژه آب

t g - دمای طراحیخنک کننده داغ در سیستم گرمایش، درجه سانتیگراد

t o - دمای طراحی خنک کننده خنک شده در سیستم گرمایش، درجه سانتیگراد.

سرعت جریان مایع خنک کننده

حداقل آستانه سرعت مایع خنک کننده در محدوده 0.2 - 0.25 متر بر ثانیه توصیه می شود. در سرعت های پایین تر، فرآیند رهاسازی هوای اضافی موجود در مایع خنک کننده آغاز می شود که می تواند منجر به تشکیل حفره های هوا و در نتیجه خرابی کامل یا جزئی سیستم گرمایشی شود. آستانه بالای سرعت مایع خنک کننده در محدوده 0.6 - 1.5 m / s قرار دارد. رعایت آستانه سرعت بالا به شما امکان می دهد از وقوع نویز هیدرولیک در خطوط لوله جلوگیری کنید. در عمل، محدوده سرعت بهینه 0.3 - 0.7 متر بر ثانیه تعیین شد.

محدوده دقیق تر سرعت توصیه شده خنک کننده به مواد خطوط لوله مورد استفاده در سیستم گرمایش یا به طور دقیق تر به ضریب زبری سطح داخلی خطوط لوله بستگی دارد. به عنوان مثال برای خطوط لوله فولادیبهتر است سرعت خنک کننده 0.25 تا 0.5 متر بر ثانیه برای مس و پلیمر (پلی پروپیلن، پلی اتیلن، خطوط لوله فلزی پلاستیکی) از 0.25 تا 0.7 متر بر ثانیه رعایت شود یا در صورت وجود از توصیه های سازنده استفاده کنید.

سرعت جریان مایع خنک کننده
سرعت جریان مایع خنک کننده محاسبه هیدرولیک خطوط لوله سیستم گرمایش همانطور که از عنوان موضوع پیداست، محاسبه شامل پارامترهای مربوط به هیدرولیک مانند جریان است.

سرعت - حرکت - خنک کننده

سرعت حرکت مایع خنک‌کننده در دستگاه‌های تکنولوژیکی معمولاً یک رژیم جریان آشفته را فراهم می‌کند، که در آن، همانطور که مشخص است، تبادل شدید تکانه، انرژی و جرم بین بخش‌های مجاور جریان به دلیل تپش‌های آشفته آشفته وجود دارد. در ماهیت فیزیکی، انتقال حرارت آشفته، انتقال همرفتی است.

سرعت حرکت مایع خنک کننده در خطوط لوله سیستم های گرمایش با گردش طبیعی معمولاً 0 05 - 0 2 m / s و با گردش مصنوعی - 0 2 - 1 0 m / s است.

سرعت حرکت مایع خنک کننده بر سرعت خشک شدن آجر تأثیر می گذارد. از مطالعات فوق چنین استنباط می شود که شتاب خشک شدن آجر با افزایش سرعت حرکت مایع خنک کننده زمانی که این سرعت بیش از 0 5 متر در ثانیه باشد بیشتر قابل توجه است. در طول اولین دوره خشک شدن، اگر مایع خنک کننده به اندازه کافی مرطوب نباشد، افزایش قابل توجهی در سرعت حرکت مایع خنک کننده برای کیفیت آجر مضر است.

سرعت حرکت مایع خنک‌کننده در لوله‌های مبدل‌های حرارتی باید در تمام حالت‌های عملکرد حداقل 0-35 متر بر ثانیه با خنک‌کننده آب و حداقل 0-25 متر بر ثانیه با خنک‌کننده غیر یخ‌زده باشد.

سرعت حرکت مایع خنک کننده در سیستم های گرمایشی توسط محاسبات هیدرولیکی و ملاحظات اقتصادی تعیین می شود.

سرعت حرکت مایع خنک‌کننده که بر اساس سطح مقطع کانال‌های مبدل حرارتی تعیین می‌شود، در محدوده‌های بسیار وسیعی در نوسان است و تا زمانی که موضوع نوع و اندازه مبدل حرارتی مشخص نشود، نمی‌توان آن را بدون خطای بزرگ پذیرفت یا برقرار کرد.

سرعت مایع خنک کننده w تا حد زیادی بر انتقال حرارت تأثیر می گذارد. هر چه سرعت بیشتر باشد، تبادل حرارت شدیدتر است.

سرعت حرکت مایع خنک کننده در کانال خشک کن نباید از 5 تا 6 متر در دقیقه تجاوز کند تا از تشکیل یک سطح ناهموار لایه کار و ساختار بیش از حد تحت فشار جلوگیری شود. در عمل، سرعت مایع خنک کننده در محدوده 2 - 5 متر در دقیقه انتخاب می شود.

سرعت حرکت مایع خنک کننده در سیستم های گرمایش آب تا 1 تا 15 متر بر ثانیه در منازل مسکونی و مسکونی مجاز است. ساختمان های عمومیو در مناطق تولید تا 3 متر بر ثانیه.

افزایش سرعت حرکت مایع خنک کننده فقط تا حد معینی مفید است. اگر این سرعت بالاتر از حد بهینه باشد، گازها وقت نخواهند داشت که تمام گرمای خود را به ماده بدهند و با استفاده از درام از درام خارج می شوند. دمای بالا.

افزایش سرعت حرکت مایع خنک‌کننده را می‌توان در مبدل‌های حرارتی عنصری (باتری) که باتری چندین مبدل حرارتی هستند که به صورت سری به یکدیگر متصل شده‌اند، به دست آورد.

با افزایش سرعت حرکت مایع خنک کننده، Re w / / v، ضریب انتقال حرارت a و چگالی افزایش می یابد. جریان گرما q aAt. با این حال، همراه با سرعت، مقاومت هیدرولیکی و مصرف انرژی پمپ هایی که مایع خنک کننده را از طریق پمپاژ می کنند مبدل حرارتی. وجود دارد مقدار بهینهسرعت، با مقایسه افزایش شدت تبادل حرارت و بیشتر تعیین می شود رشد فشردهمقاومت هیدرولیکی با افزایش سرعت

برای افزایش سرعت حرکت مایع خنک کننده در فضای بین لوله، پارتیشن های طولی و عرضی تعبیه شده است.

دایره المعارف بزرگنفت و گاز
دایره المعارف بزرگ سرعت نفت و گاز - حرکت - خنک کننده سرعت حرکت مایع خنک کننده در دستگاه های تکنولوژیکی معمولاً یک رژیم متلاطم حرکت جریان را تضمین می کند.

مجله “اخبار تامین حرارت” شماره 1 2005 www.ntsn.ru

Ph.D. O.D. سامارین، دانشیار دانشگاه دولتی مهندسی عمران مسکو

پیشنهادات موجود در مورد سرعت بهینه حرکت آب در خطوط لوله سیستم های تامین حرارت (تا 3 متر بر ثانیه) و تلفات فشار ویژه مجاز R (تا 80 Pa/m) عمدتاً بر اساس محاسبات فنی و اقتصادی است. آنها در نظر می گیرند که با افزایش سرعت، سطح مقطع خطوط لوله کاهش می یابد و حجم عایق حرارتی کاهش می یابد، یعنی. سرمایه گذاری های سرمایه ای در ساخت شبکه کاهش می یابد، اما در عین حال هزینه های عملیاتی برای پمپاژ آب به دلیل افزایش مقاومت هیدرولیکی افزایش می یابد و بالعکس. سپس سرعت بهینه مربوط به حداقل هزینه های کاهش یافته برای دوره استهلاک تخمینی سیستم است.

با این حال، در یک اقتصاد بازار، ضروری است که تنزیل هزینه های عملیاتی E (روبل/سال) و هزینه سرمایه K (روش) را در نظر بگیریم. در این مورد، فرمول محاسبه کل هزینه های تنزیل شده (CDC)، هنگام استفاده از وجوه قرض گرفته شده، به شکل زیر است:

در در این مورد- عوامل تنزیل برای سرمایه و هزینه های عملیاتی، محاسبه شده بسته به دوره استهلاک برآورد T (سال)، و نرخ تنزیل p. دومی سطح تورم و ریسک های سرمایه گذاری، یعنی در نهایت، درجه بی ثباتی اقتصاد و ماهیت تغییرات در تعرفه های فعلی را در نظر می گیرد و معمولاً با روش ارزیابی های کارشناسی تعیین می شود. در تقریب اول، مقدار p با نرخ بهره سالانه یک وام بانکی مطابقت دارد. در عمل می توان آن را به میزان نرخ بازپرداخت مالی بانک مرکزی فدراسیون روسیه در نظر گرفت. از 15 ژانویه 2004 معادل 14 درصد در سال است.

علاوه بر این، از قبل مشخص نیست که حداقل SDZ، با در نظر گرفتن تخفیف، مطابق با همان سطح سرعت آب و تلفات خاص است که در ادبیات توصیه شده است. بنابراین، انجام محاسبات جدید با استفاده از محدوده قیمت فعلی برای خطوط لوله، عایق حرارتی و برق توصیه می شود. در این حالت، اگر فرض کنیم خطوط لوله تحت شرایط مقاومت درجه دوم کار می کنند و افت فشار خاص را با استفاده از فرمول های ارائه شده در ادبیات محاسبه می کنند، فرمول زیر را می توان برای سرعت بهینه حرکت آب به دست آورد:

در اینجا Kti ضریب افزایش هزینه خطوط لوله به دلیل وجود عایق حرارتی است. هنگام استفاده از مواد خانگی مانند تشک های پشم معدنی، می توان Kti = 1.3 را گرفت. پارامتر C D هزینه ویژه یک متر خط لوله (RUB/m2) تقسیم بر قطر داخلی D (m) است. از آنجایی که لیست های قیمت معمولاً قیمت را بر حسب روبل به ازای هر تن فلز C m نشان می دهند، محاسبه مجدد باید با استفاده از رابطه آشکار انجام شود، جایی که ضخامت دیواره خط لوله (میلی متر) است، = 7.8 تن در متر مکعب چگالی مواد خط لوله است. . مقدار C el مربوط به تعرفه برق است. طبق گزارش Mosenergo OJSC برای نیمه اول سال 2004 برای مصرف کنندگان برق C el = 1.1723 rub./kWh.

فرمول (2) از شرط d(SDZ)/dv=0 به دست می آید. تعیین هزینه های عملیاتی با در نظر گرفتن این واقعیت انجام شد که زبری معادل دیواره های خط لوله 0.5 میلی متر است و راندمان پمپ های شبکهحدود 0.8 است. چگالی آب pw برابر با 920 کیلوگرم بر متر مکعب برای محدوده دمایی مشخصه در شبکه گرمایش در نظر گرفته شد. علاوه بر این، فرض بر این بود که گردش در شبکه در تمام طول سال اتفاق می افتد، که بر اساس نیازهای تامین آب گرم کاملاً توجیه شده است.

تجزیه و تحلیل فرمول (1) نشان می دهد که برای دوره های استهلاک طولانی T (10 سال به بالا)، مشخصه شبکه های گرمایش، نسبت ضرایب تخفیف تقریباً برابر با حداکثر مقدار حداقل p/100 آن است. در این مورد، عبارت (2) کمترین سرعت آب را از نظر اقتصادی امکان پذیر نشان می دهد، مطابق با شرایطی که سود سالانه وام گرفته شده برای ساخت و ساز برابر با سود سالانه ناشی از کاهش هزینه های عملیاتی باشد، یعنی. با دوره بازپرداخت بی نهایت در یک زمان محدود، سرعت بهینه بالاتر خواهد بود. اما در هر صورت، این سرعت از سرعت محاسبه شده بدون تخفیف فراتر خواهد رفت، از آن زمان، همانطور که به راحتی قابل مشاهده است، و در شرایط مدرن هنوز هم معلوم می شود که 1/T است.< р/100.

مقادیر سرعت بهینه آب و تلفات فشار ویژه مناسب مربوطه، محاسبه شده از بیان (2) در سطح متوسط ​​CD و نسبت محدود کننده، در شکل 1 نشان داده شده است. باید در نظر داشت که فرمول (2) شامل مقدار D است که از قبل ناشناخته است، بنابراین ابتدا توصیه می شود که مقدار متوسط ​​سرعت (حدود 1.5 متر بر ثانیه) را تنظیم کنید، قطر را بر اساس جریان آب داده شده تعیین کنید. G (kg/h) و سپس سرعت واقعی و سرعت بهینه را با توجه به آن محاسبه کنید (2) و بررسی کنید که آیا v f بزرگتر از v opt است یا خیر. در غیر این صورت، قطر باید کاهش یابد و محاسبه تکرار شود. همچنین می توانید رابطه بین G و D را مستقیماً بدست آورید. برای سطح متوسط ​​C D در شکل نشان داده شده است. 2.

بنابراین، سرعت آب بهینه از نظر اقتصادی در شبکه های گرمایش، که برای شرایط یک اقتصاد بازار مدرن محاسبه می شود، در اصل از محدودیت های توصیه شده در ادبیات تجاوز نمی کند. با این حال، این سرعت کمتر به قطر بستگی دارد تا اینکه شرایط تلفات خاص مجاز برآورده شود و برای قطرهای کوچک و متوسط، مقادیر R افزایش یافته تا 300 - 400 Pa/m مناسب است. بنابراین، کاهش بیشتر سرمایه‌گذاری‌های سرمایه (در

در این مورد - برای کاهش مقاطع و افزایش سرعت)، و به میزان بیشتری، نرخ تخفیف بالاتر است. بنابراین، در تعدادی از موارد، در عمل، تمایل به کاهش هزینه های یک بار در هنگام نصب وجود دارد سیستم های مهندسیتوجیه نظری دریافت می کند.

ادبیات

1. A.A. Ionin et al. کتاب درسی برای دانشگاه ها. - م.: استروییزدات، 1982، 336 ص.

2. V.G. Gagarin. معیاری برای بازیابی هزینه برای افزایش حفاظت حرارتی پوشش ساختمان در کشورهای مختلف نشست گزارش دهید conf. NIISF، 2001، ص. 43 - 63.

هنگام انجام محاسبات بیشتر، از تمام پارامترهای اصلی هیدرولیک از جمله جریان مایع خنک کننده، مقاومت هیدرولیکی اتصالات و خطوط لوله، سرعت مایع خنک کننده و غیره استفاده خواهیم کرد. یک رابطه کامل بین این پارامترها وجود دارد که باید در هنگام انجام محاسبات به آن اعتماد کنید. وب سایت

به عنوان مثال، اگر سرعت مایع خنک کننده را افزایش دهید، مقاومت هیدرولیکی خط لوله به طور همزمان افزایش می یابد. اگر سرعت جریان مایع خنک کننده را با در نظر گرفتن خط لوله با قطر معین افزایش دهید، سرعت مایع خنک کننده و همچنین مقاومت هیدرولیکی به طور همزمان افزایش می یابد. و هرچه قطر خط لوله بزرگتر باشد، سرعت خنک کننده و مقاومت هیدرولیکی کمتر خواهد بود. بر اساس تجزیه و تحلیل این روابط، می توان هیدرولیک (برنامه محاسبه در اینترنت موجود است) را به تجزیه و تحلیل پارامترهای کارایی و قابلیت اطمینان کل سیستم تبدیل کرد که به نوبه خود به کاهش کمک می کند. هزینه مواد مورد استفاده

سیستم گرمایش شامل چهار جزء اصلی است: مولد حرارت، دستگاه های گرمایش، خط لوله، شیرهای خاموش و کنترل. این عناصر دارای پارامترهای مقاومت هیدرولیکی فردی هستند که باید هنگام انجام محاسبات در نظر گرفته شوند. به یاد داشته باشیم که ویژگی های هیدرولیک ثابت نیستند. سازندگان پیشرو مواد و تجهیزات گرمایشی ملزم به ارائه اطلاعات در مورد تلفات فشار خاص (ویژگی های هیدرولیکی) برای تجهیزات یا موادی هستند که تولید می کنند.

به عنوان مثال، محاسبه خطوط لوله پلی پروپیلن از شرکت FIRAT با نوموگرام داده شده بسیار تسهیل می شود، که نشان دهنده افت فشار یا فشار خاص در خط لوله برای 1 متر خطی لوله است. تجزیه و تحلیل نوموگرام به ما اجازه می دهد تا به وضوح روابط فوق الذکر بین ویژگی های فردی را ردیابی کنیم. این ماهیت اصلی محاسبات هیدرولیک است.

محاسبه هیدرولیک سیستم های گرمایش آب: جریان مایع خنک کننده

ما فکر می کنیم که شما قبلاً یک قیاس بین اصطلاح "جریان خنک کننده" و اصطلاح "مقدار خنک کننده" انجام داده اید. بنابراین، مصرف مایع خنک‌کننده مستقیماً به میزان بار حرارتی که بر روی مایع خنک‌کننده وارد می‌شود بستگی دارد، زیرا گرما را از مولد گرما به دستگاه گرمایش منتقل می‌کند.

محاسبه هیدرولیک شامل تعیین سطح جریان مایع خنک کننده با توجه به یک منطقه معین است. بخش طراحی بخشی با سرعت جریان مایع خنک کننده پایدار و قطر ثابت است.

محاسبه هیدرولیک سیستم های گرمایش: مثال

اگر یک انشعاب شامل ده کیلووات رادیاتور باشد و دبی مایع خنک‌کننده برای انتقال انرژی گرمایی در سطح 10 کیلووات محاسبه شود، بخش محاسبه‌شده مقطعی از مولد حرارت به رادیاتور خواهد بود که اولین انشعاب است. اما فقط به شرط آن این منطقهبا قطر ثابت مشخص می شود. قسمت دوم بین رادیاتور اول و رادیاتور دوم قرار دارد. علاوه بر این، اگر در مورد اول میزان انتقال انرژی حرارتی 10 کیلووات محاسبه شده باشد، در بخش دوم مقدار انرژی محاسبه شده در حال حاضر 9 کیلووات خواهد بود، با کاهش تدریجی با انجام محاسبات. مقاومت هیدرولیک باید به طور همزمان برای خطوط لوله تامین و برگشت محاسبه شود.

محاسبه هیدرولیک یک سیستم گرمایش تک لوله شامل محاسبه جریان مایع خنک کننده است

برای مساحت محاسبه شده با استفاده از فرمول زیر:

Guch= (3.6*Quch)/(s*(tg-to))

Qch - بار حرارتی منطقه طراحی بر حسب وات. به عنوان مثال، برای مثال ما، بار حرارتی در بخش اول 10000 وات یا 10 کیلووات خواهد بود.

c (ظرفیت گرمایی ویژه آب) - ثابت، برابر با 4.2 کیلوژول/(کیلوگرم درجه سانتیگراد)

tg - دمای مایع خنک کننده داغ در سیستم گرمایش.

به دمای مایع خنک کننده سرد در سیستم گرمایشی است.

محاسبه هیدرولیک سیستم گرمایش: نرخ جریان مایع خنک کننده

حداقل سرعت مایع خنک کننده باید مقدار آستانه 0.2 - 0.25 m/s باشد. اگر سرعت کمتر باشد، هوای اضافی از مایع خنک کننده خارج می شود. این امر منجر به ظاهر شدن حباب های هوا در سیستم می شود که به نوبه خود می تواند باعث خرابی جزئی یا کامل سیستم گرمایش شود. در مورد آستانه بالایی، سرعت مایع خنک کننده باید به 0.6 - 1.5 متر در ثانیه برسد. اگر سرعت از این شاخص بالاتر نرود، سر و صدای هیدرولیک در خط لوله ایجاد نمی شود. تمرین نشان می دهد که محدوده سرعت بهینه برای سیستم های گرمایش 0.3 - 0.7 متر بر ثانیه است.

اگر نیاز به محاسبه دقیق محدوده سرعت مایع خنک کننده وجود دارد، باید پارامترهای مواد خطوط لوله را در سیستم گرمایش در نظر بگیرید. به طور دقیق تر، شما به یک ضریب زبری برای سطح لوله کشی داخلی نیاز دارید. به عنوان مثال، اگر ما در مورد خطوط لوله فولادی صحبت می کنیم، سرعت مطلوب خنک کننده 0.25 - 0.5 متر بر ثانیه در نظر گرفته می شود. اگر خط لوله پلیمری یا مسی باشد، سرعت را می توان به 0.25 - 0.7 متر بر ثانیه افزایش داد. اگر می‌خواهید ایمن باشید، سرعت توصیه شده توسط سازندگان تجهیزات برای سیستم‌های گرمایشی را با دقت بخوانید. محدوده دقیق تر سرعت توصیه شده خنک کننده به مواد خطوط لوله مورد استفاده در سیستم گرمایش یا به طور دقیق تر به ضریب زبری سطح داخلی خطوط لوله بستگی دارد. به عنوان مثال، برای خطوط لوله فولادی بهتر است سرعت خنک کننده 0.25 تا 0.5 متر در ثانیه برای مس و پلیمر (خطوط لوله پلی پروپیلن، پلی اتیلن، فلز-پلاستیک) از 0.25 تا 0.7 متر بر ثانیه رعایت شود یا از توصیه های سازنده استفاده شود. ، در صورت موجود بودن

محاسبه مقاومت هیدرولیکی سیستم گرمایش: افت فشار

افت فشار در ناحیه خاصی از سیستم که اصطلاح "مقاومت هیدرولیک" نیز نامیده می شود، مجموع تمام تلفات ناشی از اصطکاک هیدرولیکی و مقاومت موضعی است. این شاخص که بر حسب Pa اندازه گیری می شود، با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

ΔPuch=R* l + ((ρ * ν2) / 2) * Σζ

کجا
ν سرعت مایع خنک کننده استفاده شده است که بر حسب متر بر ثانیه اندازه گیری می شود.

ρ چگالی مایع خنک کننده است که بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب اندازه گیری می شود.

R - افت فشار در خط لوله که بر حسب Pa/m اندازه گیری می شود.

l طول تخمینی خط لوله در بخش است که بر حسب متر اندازه گیری می شود.

Σζ مجموع ضرایب مقاومت محلی در ناحیه تجهیزات و شیرهای خاموش و کنترل است.

در مورد کل مقاومت هیدرولیکی، مجموع مقاومت های هیدرولیکی بخش های طراحی است.

با استفاده از محاسبات هیدرولیک می توان قطر و طول لوله ها را به درستی انتخاب کرد و با استفاده از شیرهای رادیاتور به درستی و سریع سیستم را متعادل کرد. نتایج این محاسبه همچنین به شما در انتخاب پمپ گردش مناسب کمک می کند.

در نتیجه محاسبه هیدرولیک، لازم است داده های زیر به دست آید:

m نرخ جریان مایع خنک کننده برای کل سیستم گرمایش، کیلوگرم بر ثانیه است.

ΔP - کاهش فشار در سیستم گرمایش؛

ΔP 1, ΔP 2 ... ΔP n, - افت فشار از دیگ (پمپ) به هر رادیاتور (از اول تا nامین).

جریان مایع خنک کننده

جریان خنک کننده با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

Cp - ظرفیت گرمایی ویژه آب، kJ/(kg*deg.C)؛ برای محاسبات ساده، آن را برابر با 4.19 کیلوژول/(کیلوگرم*درجه سانتیگراد) می گیریم.

ΔPt - اختلاف دما در ورودی و خروجی؛ ما معمولا جریان دیگ بخار را می گیریم و برمی گردیم

ماشین حساب جریان خنک کننده(فقط برای آب)

Q = کیلو وات Δt = o C; m = l/s

به همین ترتیب، می توانید جریان مایع خنک کننده را در هر بخش از لوله محاسبه کنید. مقاطع به گونه ای انتخاب می شوند که سرعت آب در لوله یکسان باشد. بنابراین، تقسیم به بخش ها تا روی سه راهی یا قبل از کاهش اتفاق می افتد. لازم است قدرت تمام رادیاتورهایی که مایع خنک کننده از طریق هر بخش لوله به آنها جریان می یابد، خلاصه شود. سپس مقدار را با فرمول بالا جایگزین کنید. این محاسبات باید برای لوله های جلوی هر رادیاتور انجام شود.

سرعت مایع خنک کننده

سپس با استفاده از مقادیر به دست آمده از جریان مایع خنک کننده، لازم است برای هر بخش از لوله های جلوی رادیاتور محاسبه شود. سرعت حرکت آب در لوله ها طبق فرمول:

که در آن V سرعت حرکت مایع خنک کننده، m/s است.

m - جریان مایع خنک کننده از طریق بخش لوله، کیلوگرم در ثانیه

ρ - چگالی آب، کیلوگرم/مکعب. را می توان معادل 1000 کیلوگرم در مکعب در نظر گرفت.

f - مساحت مقطعلوله، متر مربع را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد: π * r 2، که در آن r قطر داخلی تقسیم بر 2 است

ماشین حساب سرعت مایع خنک کننده

m = l/s; لوله میلی متر در هر میلی متر V= ام‌اس

کاهش فشار لوله

ΔPp tr = R * L،

ΔPp tr - کاهش فشار در لوله به دلیل اصطکاک، Pa.

R - تلفات اصطکاک خاص در لوله، Pa/m؛ در ادبیات مرجع سازنده لوله

L - طول بخش، متر؛

کاهش فشار در مقاومت های موضعی

مقاومت موضعی در یک بخش لوله، مقاومت روی اتصالات، اتصالات، تجهیزات و غیره است. تلفات فشار در مقاومت های محلی با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

جایی که Δp m.s. - کاهش فشار در مقاومت های موضعی، Pa.

Σξ - مجموع ضرایب مقاومت محلی در سایت. ضرایب مقاومت محلی توسط سازنده برای هر اتصالات نشان داده شده است

V - سرعت مایع خنک کننده در خط لوله، m / s.

ρ - چگالی مایع خنک کننده، کیلوگرم بر متر مکعب.

نتایج محاسبات هیدرولیک

در نتیجه لازم است مقاومت تمام مقاطع تا هر رادیاتور جمع آوری و با مقادیر کنترل مقایسه شود. برای اینکه پمپ تعبیه شده در آن گرما را برای همه رادیاتورها تامین کند، افت فشار در طولانی ترین شاخه نباید از 20000 Pa بیشتر شود. سرعت حرکت مایع خنک کننده در هر منطقه باید در محدوده 0.25 - 1.5 m / s باشد. در سرعت بالای 1.5 متر بر ثانیه ممکن است صدا در لوله ها ظاهر شود و حداقل سرعت 0.25 متر بر ثانیه برای جلوگیری از تهویه لوله ها توصیه می شود.

برای تحمل شرایط فوق کافی است قطر لوله را درست انتخاب کنید. این را می توان با استفاده از جدول انجام داد.

نشان می دهد قدرت کلرادیاتورهایی که لوله گرما را تامین می کند.

انتخاب سریع قطر لوله از جدول

برای خانه های تا 250 متر مربع. به شرطی که پمپ 6 تکه و شیر حرارتی رادیاتور وجود داشته باشد، نیازی به محاسبه کامل هیدرولیک نیست. می توانید قطرها را از جدول زیر انتخاب کنید. در بخش های کوتاه می توانید کمی از قدرت فراتر بروید. محاسبات برای خنک کننده Δt=10 o C و v=0.5 m/s انجام شد.

لوله	قدرت رادیاتور، کیلو وات
لوله 14x2 میلی متر	1.6
لوله 16x2 میلی متر	2,4
لوله 16x2.2 میلی متر	2,2
لوله 18x2 میلی متر	3,23
لوله 20x2 میلی متر	4,2
لوله 20x2.8 میلی متر	3,4
لوله 25x3.5 میلی متر	5,3
لوله 26x3 میلی متر	6,6
لوله 32x3 میلی متر	11,1
لوله 32x4.4 میلی متر	8,9
لوله 40x5.5 میلی متر	13,8

در مورد این مقاله بحث کنید، بررسی کنید