Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

1

1. Węzeł ciepłowniczy



t

− t

z

p 

T

= t + Δt

⋅ ϕ 1 + m



+

T

−

zx

i

ar



t





+ ( T − T

z

p ) −

⋅



Węzeł ciepłowniczy łączy zewnętrzną siec ciepłowniczą z instalacją c.o.

 p

p 

2



i c.w.u. W skład węzła wchodzi zespół przewodów, urządzeń i armatury znajdujący się między zaworami odcinającymi zewnętrzną siec ciepłowniczą

[ 2 ]

i zaworami odcinającymi instalację w budynku.

gdzie:

m - współczynnik charakterystyki cieplnej grzejników;

∆tar - średnia arytmetyczna różnica temperatury wody instalacyjnej i 1.1. Zadania w.c.:

powietrza w pomieszczeniu:

• przekazywanie energii cieplnej z sieci ciepłowniczej do instalacji c.o. i t + t

c.w.u.;

Δt

= z

p

− t ;

[ 3 ]

ar

i

[ K ]

• obniżenie temperatury i ciśnienia czynnika grzejnego; 2

• wywołanie krążenia czynnika grzejnego w instalacji c.o.;

• zabezpieczenie instalacji c.o. przed wzrostem ciśnienia.

4° Obliczeniowy strumień wody instalacyjnej:

Qo

[ 4 ]

1.2. Rodzaje węzłów cieplnych

m =

kg/s

i

c ⋅

−

w

( t t

z

p ) ; [

]

W zależności od sposobu przekazywania energii cieplnej węzły gdzie:

ciepłownicze można podzielić na:

Q

•

o - obliczeniowa moc cieplna wymiennika, W;

Węzły z bezpośrednim połączeniem instalacji z siecią: cw - ciepło właściwe wody, 4186 J/kg⋅K;

◊ węzeł bez możliwości obniżenia temperatury i ciśnienia czynnika tz

- obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację c.o., °C; (woda z sieci trafia bezpośrednio do nagrzewnic powietrza); tp

- obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji c.o., °C.

◊ węzeł hydroelewatorowy, dający możliwość obniżenia temperatury i ciśnienia czynnika;

5° Obliczeniowy strumień wody sieciowej:

◊ węzeł ze zmieszaniem pompowym, dający możliwość obniżenia Q

temperatury i ciśnienia czynnika w większym zakresie niż poprzedni; m =

o

; [ kg/s [ 5 ]

•

s

Węzły z pośrednim połączeniem instalacji z siecią: c ⋅

−

w

( T T

z

p )

]

◊ są to węzły wymiennikowe;

gdzie:

Tz - obliczeniowa temperatura wody zasilającej wymiennik c.o., °C; 1.3. Dobór wymienników c.o. w węźle

Tp - obliczeniowa temperatura wody powracającej z wymiennika c.o., °C.

ciepłowniczym

Strumienie wody są stałe i nie zmieniają się w funkcji Tz mix = mi = const;

1° Dane wyjściowe:

mśx = mś = const;

• obliczeniowe parametry wody sieciowej:............................... Tz/Tp [°C];

• obliczeniowe parametry wody instalacyjnej: ......................... t 6° Parametry wody sieciowej i instalacyjnej w punkcie załamania z/tp [°C];

• obliczeniowa moc cieplna wymiennika:................................. Qo [W]; wykresu regulacyjnego:

• obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku:...... ti [°C]; t [oC]

• obliczeniowa temperatura na zewnątrz budynku................... teo [°C].

2° Wybór najniekorzystniejszego punktu pracy wymiennika T

Z punktu za³amania wykresu reg. sieci

zx

T z

∆t1x

Tpx

Qx

t

∆t2x

zx

tpx

Z wykresu reg. instalacji c.o.

T

Punkt załamania wykresu

z = 70 o C

regulacyjnego ze wzglêdu na

X

c.w.u.

l [m]

Rys.. 2. Przebieg zmian temperatury czynników w wymienniku t ex

t eo

przeciwprądowym

Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika: Rys. 1. Wykres regulacyjny dla sieci ciepłowniczej Qx

Najbardziej niekorzystnym punktem pracy dla wymiennika c.o. jest punkt T

= T

−

; [°C] [ 6 ]

px

zx

załamania wykresu regulacyjnego (rys. 1). Spadek temperatury T

m ⋅ c

z powoduje

s

w

wzrost lepkości wody w wyniku czego spada współczynnik przenikania ciepła U wymiennika.

Temperatura wody zasilającej instalację c.o.:

Z tego względu wymienniki ciepła dla instalacji c.o. należy dobierać na 1

warunki pracy w punkcie załamania wykresu (Tz = 70 °C).

( t − t

z

p )

1 + m

t

= t + Δt

⋅ ϕ

+ ϕ ⋅

; [°C] [ 7 ]

zx

i

ar

3° Wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wykresu 2

regulacyjnego:

Temperatura wody powrotnej w instalacji c.o.:

Q = ϕ ⋅ Q ; [W] [ 1 ]

x

x

o

1

( t − t

z

p )

gdzie:

1 + m

ϕ

t

= t + Δt

⋅ ϕ

− ϕ ⋅

; [°C] [ 8 ]

px

i

ar

x

- współczynnik obciążenia cieplnego budynku dla punktu załamania 2

wykresu regulacyjnego

Wartość ϕx można określić przekształcając wzór na temperaturę wody Współczynnik przenikania ciepła U

sieciowej w funkcji obciążenia cieplnego postaci:

m

n

d

e

f

U = C ⋅ m ⋅ m ⋅ T ⋅ T ⋅ F ;[ kW/m2·K ] [ 12 ]

s

i

zx

px

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

gdzie:

a)

dobieramy inny typ wymiennika

C,m,n,d,e,f – stałe dla danego wymiennika (tabl. 1);

[ - ]

b)

zmniejszamy strumień wody sieciowej

Tz – temperatura zasilania wody sieciowej;

[ °C ]

c)

łączymy szeregowo lub równolegle wymienniki i przechodzimy Tp – temperatura powrotu wody sieciowej;

[ °C ]

do p-ktu 2.

tp – temperatura wody instalacyjnej ogrzewanej („zimnej”);

[ °C ]

tz – temperatura wody instalacyjnej ogrzanej („ciepłej”);

[ °C ]

ms – przepływ wody sieciowej;

[ kg/s ]

mi – przepływ wody instalacyjnej;

[ kg/s ]

F – sprawność wymiennika wyrażona zależnością:

T

− T

zx

px

F =

;[ - ] [ 13 ]

T

− t

zx

px

JAD XK

JAD XK

JAD XK

JAD XK

JAD XK

TYP

3.18

6.50

6.50.10

9.88

12.114

A

2,12

5,9

4,8

10,8

17,8

[m2]

C

3,422141

1,135708

0,56215

0,85637

0,62769

m

0,375628

0,2981

0,44708

0,3911

0,43418

n

0,270342

0,3592

0,30142

0,2822

0,28525

d

-0,171287

-0,13457

-0,13494

-0,2690

-0,03647

e

0,242605

0,304

0,49475

0,4437

0,18319

f

0,476285

0,2326

0,37480

0,5841

0,664

Współczynniki do wzoru na opory przepływu

ra

1,615862

1,572235

1,877760

1,757390

1,650065

rb

4,574711

2,708050

1,791759

1,625311

1,7631629

pa

1,9901902

1,7992744

1,872958

1,950085

1,5032758

pb

1,5977422

0,7637724

0,0060483

-1,22066

-0,454742

Opory przepływu:

Opory przepływu wody w rurkach (po stronie sieciowej): ln

⋅ (m +

) r

a

r

s

b

p

= e

r

[ kPa ] [ 14 ]

Opory przepływu wody w płaszczu (po stronie instalacyjnej): ln

⋅

+

) p

i

(m

a

p

b

p

= e

p

[ kPa ] [ 15 ]

Algorytm doboru wymiennika:

1.

Obliczenie wartości wyjściowych: Qx, Tp, tz, tp;

2.

Obliczenie wartości U wymiennika;

3.

Obliczenie wartości Ueksp wymiennika z zależności: 1

U

=

[ kW/m2·K ] [ 16 ];

eksp

1 + Rλ

U

gdzie:

Wymiary geometryczne wymienników pokazane są na załączonych kartach Rλ – obliczeniowy opór przewodzenia przez ściankę rury wraz z katalogowych.

zanieczyszczeniami (0,1 ÷ 0,2 m2·K/kW);

Przykładowe wymiary wymiennika (JAD XK 3.18)

4.

Obliczenie wymaganej powierzchni wymiany ciepła w wymienniku: Q x

A =

[ m2 ] [ 17 ];

1.4. Pomieszczenia węzłów

U

⋅ Δt

eksp

log

ciepłowniczych

Δt

− Δt

W

pomieszczeniu

węzła

ciepłowniczego

wszystkie

elementy

Δ

2x

1x

t

=

; [ K ] [ 18 ]

wyposażenia powinny być łatwo dostępne podczas eksploatacji i konserwacji.

log

 Δt



Należy przyjmować następujące odległości od ścian i między urządzeniami: 2x

ln





• odległość zewnętrznej powierzchni izolacji przewodu od ściany lub Δ



t

 1x 

powierzchni izolacji sąsiedniego przewodu nie mniejszą niż 0.2 m.,

•

gdzie:

odległość zewnętrznej powierzchni izolacji przewodu i urządzenia od

∆t ∆

podłogi pomieszczenia węzła nie mniejszą niż 0.3 m., 1x,

t2x - różnice temperatury w wymienniku (Rys. 2.) obliczone ze

•

wzorów:

wysokość prowadzenia przewodów w miejscach przejścia (drogi komunikacyjne) - min. 2 m. licząc od spodu izolacji cieplnej, Δt = T − t ; [K]

•

[ 19 ]

odległość między fundamentami pomp lub zestawu dwu pomp co 1x

zx

zx

najmniej 0.5 m.,

• odległość między fundamentami pomp a ścianą pomieszczenia węzła co Δt = T − t ; [K]

najmniej 0.5 m.,

[ 20 ]

2x

px

px

• odległość między zewnętrzną powierzchnią izolacji cieplnej wymiennika, a ścianą pomieszczenia nie mniejszą niż 0.3 m.

5.

Sprawdzenie warunku:

A

A

rz −

⋅100 ≤ %

5

[ 21 ]

Arz

6.

Jeżeli warunek 5. nie jest spełniony wówczas

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

WĘZEŁ BEZPOŚREDNI C.O.

WĘZEŁ ZMIESZANIA POMPOWEGO

WĘZEŁ HYDROELEWATOROWY C.O.

WĘZEŁ WYMIENNIKOWY

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa

5

te

ti

16

2

14

13

10

4

8

3

7

11

11

1

17

1

12

9

15

6

1. Wymienniki

10. Kryza dławiąca

2. Odmulacz siatkowo - inercyjny

11. Zawór kulowy kołnierzowy

3. Regulator przepływu

12. Zawór kulowy gwintowany, spawany lub kołnierzowy 4. Siłownik regulatora przepływu

13. Zawór zwrotny

5. Elektroniczny regulator temperatury c.o.

14. Zawór bezpieczeństwa sprężynowy

6. Wodomierz

15. Naczynie wzbiorcze przeponowe

7. Przelicznik wskazujący

16. Pompa obiegowa c.o.

8. Czujnik temperatury

17. Odmulacz

9. Filtr siatkowy

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com