OGRZEWANIE WODNE I ZASADY
JEGO WYMIAROWANIA
OGRZEWANIE WODNE I ZASADY
JEGO WYMIAROWANIA
WPROWADZENIE
Zalety ogrzewania wodnego:
1.
Prosta obsługa (wysoki stopień automatyzacji);
2.
Duże bezpieczeństwo eksploatacji;
3.
Łatwa regulacja;
4.
Długi okres eksploatacji.
Wady ogrzewania wodnego:
5.
Duża bezwładność – długi czas rozgrzewania
6.
Niebezpieczeństwo zamarzania
PODZIAŁ
•
Ze względu na połączenia z atmosferą:
a)
otwarte- zabezpieczone otwartym naczyniem wzbiorczym;
b)
zamknięte – zabezpieczone zamkniętym naczyniem wzbiorczym.
•
Sposób wywołania krążenia wody w instalacji:
a)
grawitacyjne (ruch wody wywołany jest różnicą gęstości czynnika
grzejnego w przewodach zasilających i powrotnych);
b)
pompowe (ruch wody wywołany jest działaniem pompy).
•
W zależności od położenia przewodów zasilających w stosunku do
instalacji:
a)
Z rozdziałem dolnym;
b)
Z rozdziałem górnym.
•
W zależności od zastosowanego źródła ciepła.
PRZYKŁADY INSTALACJI
Rys. 1. Schemat instalacji CO grawitacyjnej, typu
otwartego:
1- źródło ciepła;2- otwarte naczynie wzbiorcze, 3-
grzejniki,
4- sieć przewodów zasilających i powrotnych, 5- sieć
przewodów odpowietrzających
Rys. 2. Schemat instalacji CO pompowa
1- źródło ciepła;2- przeponowe naczynie wzbiorcze,
3- pompa
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
Wymiarowanie sieci przewodów polega na:
1.
Doborze średnic przewodów
2.
Doborze średnic elementów regulacyjnych
w taki sposób, aby zapewnić doprowadzenie odpowiedniej ilości
czynnika grzejnego do każdego z odbiorników ciepła lub ciepłej
wody do każdego punktu poboru.
Obliczenia sprowadzają się do wyznaczenia strat ciśnienia każdego
obiegu i porównaniu ich z panującym w obiegu ciśnieniem czynnym.
Obieg - zespół działek prowadzących czynnik grzewczy od źródła
ciepła do odbiornika i z powrotem.
Działka – odcinek sieci przewodów o stałej średnicy, prowadzący
stały strumień masy czynnika.
Strumień masy czynnika płynący w działce dla warunków
obliczeniowych określony jest zależnością (1):
(1)
- obciążenie cieplne działki [W];
t
z
– obliczeniowa temperatura czynnika zasilającego [
o
C];
t
p
– obliczeniowa temperatura czynnika powracającego [
o
C];
c
p
– ciepło właściwe wody 4,19kJ/(kgK)
•
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
Dla każdego z obiegów, przy przepływach nominalnych
powinien być spełniony warunek:
(2)
- ciśnienie czynne panujące w obiegu [Pa];
- spadek ciśnienia działki lub elementu instalacji [Pa];
R
i
- jednostkowy liniowy spadek ciśnienia w i-tej działce [Pa/m];
l
- długość i-tej działki [m];
Z
i
- straty ciśnienia wywołane oporami miejscowymi na i-tej
działce [Pa]
Z
e
- straty ciśnienia elementów instalacji wynikające z ich
charakterystyki hydraulicznej [Pa];
N - liczba działek w obiegu.
•
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
Jednostkowy liniowy spadek ciśnienia wywołany oporami
tarcia:
(3)
l
– współczynnik tarcia (zależ od średnicy d
w
oraz od chropowatości
bezwzględnej
przewody i liczby Reynoldsa)
d
w
– średnica wewnętrzna przewodu;
w – prędkość czynnika w działce;
r
śr
– gęstość czynnika odpowiadającego średniej temperaturze czynnika w
obiegu [kg/m
3
].
-
Przepływ laminarny (Re≤2320):
-
Dla przepływów turbulentnych Re>4000 (dla rur z chropowatością przemysłową):
e
– chropowatość względna
•
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
Rys.3 Wykres Moody`ego. Wykres opisujący zmienność bezwymiarowego
Współczynnika tarcia w zależności od liczny Re
Temperatura
[
o
C]
Gęstość
[kg/m
3
]
Ciepło
właściwe
[kJ/kgK]
Współczynnik
przewodzenia ciepła
l
[10
-3
W/mK]
Lepkość
kinematyczna
n [10
-8
m
2
/s]
0
999,8
4,217
569
1,75
10
999,8
4,192
587
1,30
20
998,4
4,182
604
1,00
30
995,8
4,178
618
0,80
40
992,3
4,179
632
0,656
50
988,1
4,181
643
0,551
60
983,2
4,185
654
0,471
70
977,7
4,19
662
0,409
80
971,6
4,196
670
0,361
90
965,2
4,205
676
0,322
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
•
Prędkość
czynnika w przewodzie:
(4)
•
Straty ciśnienia wywołane oporami miejscowymi na działce:
(5)
∑x -
suma współczynników oporów miejscowych występujących na działce.
Długość zastępcza:
•
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
Średnice przewodów powinny być tak dobrane, aby spełniony był warunek:
Dp
cz
– panujące w obiegu ciśnienie czynne [Pa]
Dp
str
– straty ciśnienia w obiegu wywołane oporami tarcia oraz oporami
miejscowymi.
•
Dla układów o zasilaniu grawitacyjnym:
h – różnica wysokości pomiędzy środkiem grzejnika i środkiem źródła
ciepła [m];
r
z
– gęstość wody o temperaturze zasilania [kg/m
3
];
r
p
– gęstość wody o temperaturze powrotu [kg/m
3
];
g – przyśpieszenie ziemskie [m/s
2
]
•
DOBÓR ŚREDNIC PRZEWODÓW
•
Dla układów o zasilaniu pompowym:
Dp
p
– ciśnienie wytwarzane przez pompę [Pa]
•
DOBÓR ŚREDNIC PRZEWODÓW
WYMIAROWANIE INSTALACJI
POMPOWYCH
•
Dla wszystkich działek należy obliczyć stratę ciśnienia
wywołaną oporami tarcia i miejscowymi z zachowaniem
warunku nie przekraczania maksymalnej prędkości
przepływu czynnika dla przewodu o określonej średnicy:
•
Następnie, dla wszystkich obiegów należy obliczyć starty
ciśnienia zgodnie z zależnością (2);
•
Następnie wyznaczyć wartość ciśnienia czynnego
grawitacyjnego w obiegach z mnożnikiem 0,7.
•
Następnie ustalić który z obiegów jest najniekorzystniejszy
(dla którego zależność poniżej ma wartość maksymalną):
•
Ciśnienie dyspozycyjne wytworzone przez pompę określone
jest:
•
ZADANIE
Dla instalacji przedstawionej na
rysunku należy przeprowadzić
obliczenia sieci przewodów. W
obliczeniach pominąć straty
ciepła. Temperatura wody przy
najwyższym obciążeniu wynosi
90
o
C w przewodzie zasilającym
i 70
o
C w przewodzie
powrotnym.
Z planu
d
wstęp
na
[mm]
Obliczenia ostateczne
Działka
Q
Długo
ść
[m]
Dla wstępnej średnicy d
w.wst
Dla zmienionej średnicy przewodu
w
[m/s
]
R
[Pa/m
]
lR
[Pa
]
∑x
Z
[Pa]
D
[mm]
w
[m/s
]
R
lR
[Pa]
∑x
Z
[Pa]
Obieg grzejnika 1
1
2
3
4
5
6
7
8
Formularz do obliczeń