Коэффициент расширения воды при нагревании таблица – Установка расширительных баков в системах теплоснабжения

Содержание

Коэффициент температурного расширения

Определение и формула коэффициента температурного расширения

При изменении температуры происходит изменение размеров твердого тела, которое называют тепловым расширением. Различают линейное и объемное тепловое расширения. Эти процессы характеризуют коэффициентами теплового (температурного) расширения: — средний коэффициент линейного температурного расширения, средний коэффициент объемного теплового расширения.

Применяют, обычно средний коэффициент линейного расширения. Это характеристика теплового расширения материала.

Если первоначальная длина тела равна , — его удлинение при увеличении температуры тела на , тогда определен формулой:

   

Коэффициент линейного удлинения является характеристикой относительного удлинения (), которое происходит при увеличении температуры тела на 1К.

При увеличении температуры увеличивается объем твердого тела. В первом приближении можно считать, что:

   

где — начальный объем тела, — изменение температуры тела. Тогда коэффициентом объемного расширения тела является физическая величина, которая характеризует относительное изменение объема тела (), которое происходит при нагревании тела на 1 K и неизменном давлении. Математическим определением коэффициента объемного расширения является формула:

   

Тепловое расширение твердого тела связывают с ангармоничностью тепловых колебаний частиц, составляющих кристаллическую решетку тела. В результате данных колебаний при увеличении температуры тела увеличивается равновесное расстояние между соседними частицами этого тела.

При изменении объема тела происходит изменение его плотности:

   

где — начальная плотность, — плотность вещества при новой температуре. Так как величина то выражение (4) иногда записывают как:

   

Коэффициенты теплового расширения зависят от вещества. В общем случае они будут зависеть от температуры. Коэффициенты теплового расширения считают независимыми от температуры в небольшом интервале температур.

Существует ряд веществ, имеющих отрицательный коэффициент теплового расширения. Так при повышении температуры такие материалы сжимаются. Обычно это происходит в узком интервале температур. Есть вещества, у которых коэффициент теплового расширения почти равен нулю около некоторого определенного интервала температур.

Выражение (3) применяют не только для твердых тел, но и жидкостей. При этом считают, что коэффициент температурного расширения для капельных жидкостей изменяется при изменении температуры не существенно. Однако при расчете систем отопления его учитывают.

Связь коэффициентов теплового расширения

В первом приближении можно считать, что коэффициенты линейного и объемного расширения изотропного тела связаны соотношением:

   

Единицы измерения

Основной единицей измерения коэффициентов температурного расширения в системе СИ является:

   

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Расчет полезного объема расширительного бака | Расширительный бак

Страница 4 из 4

Расчет полезного объема расширительного бака

Номинальный объем открытого расширительного бака (Vhom) соответствует увеличению объема воды в системе отопления при ее нагревании до средней расчетной температуры (DVc).

Увеличение объема воды в системе при нагревании (DVc) вычисляют по формулам:

DVc = к х Vc, л или DVc = b х Dt х Vc, л где Vc — общий объем воды в системе отопления при начальной температуре (соответствует общему внутреннему объему труб с арматурой, отопительных приборов, водогрейного котла и пр.), л

Dt — изменение температуры воды от начальной до средней расчетной, «С

к — коэффициент объемного расширения воды (см. таблицу)

b — среднее значение коэффициента объемного расширения воды (составляет 0,0006)

Общий объем воды в системе отопления при начальной температуре вычисляют по формуле: Vc = Vnp х Qc + еУэл, л

где Vnp — объем воды в системе отопления в зависимости от объема воды в основных элементах системы (см. таблицу), л/кВт

Qc —
тепловая мощность система, кВт eVaл — суммарный объем воды в дополнительных элементах (котлах, теплообменниках, калориферах, воздухосборниках и пр.), л

Таким образом, полезный объем открытого расширительного бака равен:

Vhom = k х Vc или Vhom = b х Dt х Vc Номинальный объем закрытого расширительного бака с переменным давлением (Vhom) определяют по формуле: Vhom = (DVc + Унач) (рк + 0,1 / рк — ро), л где DVc — увеличение объема воды в системе отопления при ее нагревании, л

VHa4 — начальный запас воды в закрытом расширительном баке,л

рк — конечное значение избыточного давления в расширительном баке при максимальной температуре воды в системе, МПа

ро — избыточное давление в газовой камере расширительного бака до первого поступления в него воды, Мпа Начальный запас воды в закрытом расширительном баке (\/нач) должен составлять порядка 20 % от номинального объема демпфера (Vhom), если 3 л < Vhom < 15 л, и 0,5 % от общего объема воды в системе отопления (Vc), если Vhom > 15 л.

‘ Чтобы обеспечить начальный запас воды в баке (VHa4), необходимо при заполнении системы отопления водой создать начальное избыточное давление в системе (рнач) на уровне установки бака. Начальное избыточное давле- ние(рнач) определяют по формуле:

рнач = (Vn (ро + 0,1) / Vn — Унач) — 0,1, МПа Полезный объем закрытого расширительного бака с постоянным избыточным давлением и установки с управляющим насосом (Упол) всегда составляет 80 % от полного объема и вычисляют по формуле: Упол = (DVc + Унач) / 0,8, л

Тип установки с управляющим насосом подбирают в зависимости от гидростатического давления в системе и в соответствии с его техническими характеристиками. Номинальное значение расхода управляющего насоса (Ghom) определяют по формуле: Ghom = 0,85 Qc, л/ч

Следует иметь в виду, что при недостаточном объеме закрытого расширительного бака вероятность повышения водяного давления в отопительной системе многократно возрастает, что может привести к взрыву трубопровода.

Таблица. Объемное расширение нагреваемой воды

Расчетная температура воды, *С Объемное расширение воды, в долях первоначального объема
85 0,022
95 0,024
105 0,027
110 0,029
115 0,031
130 0,035
135-150 0,042

Таблица. Объем воды в системе отопления

Вид отопительных приборов Объем воды при расчетной температуре горячей воды, равной 95’С, л/вКт
Конвекторы 4,6
Воздушные отопительные 6,2
приборы
Панельные радиаторы 8,5
Секционные радиаторы 10,8
Секционные радиаторы боль 15,5
шой протяженности
Гладкие трубы 31,6

Таблица. Поправочные коэффициенты объемного расширения вод

Температура воды в подающей линии, •с Коэффициент объемного расширения воды
50 3,37
55 2,78
60 2,37
65 2,02
70 1,77
75 1,54
80 1.37
85 1,22
90 1.11
100 0,91
105 0.83
110 0.77
115 0,71
120 0,66

domsnulya.ru

Коррекция объема расширительного бака

Во многих регионах России устойчивая работа автономной системы теплоснабжения в осенне-зимний период  обеспечивается применением теплоносителя с низкой температурой замерзания. В подавляющем большинстве случаев  используются гликолевые смеси, физико-химические характеристики которых отличаются от параметров воды.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Уже более полутораста лет назад в России стали широко применяться системы отопления с теплоносителем. В большинстве случаев это  было водяное или паровое отопление. Еще примерно через сто лет начался переход от открытых систем отопления к закрытым, важным элементом которых стал расширительный бак (экспансомат), назначение которого состояло в компенсации температурного расширения теплоносителя (рис.1).

Рис.  1. Конструкция современных мембранных баков

В том случае, если автономная система теплоснабжения была изначально спроектирована в расчете на использование в качестве теплоносителя воды, исходя из ее физических параметров подбирался тип и главное объем расширительного  бака. Однако гликолевые смеси имеют другой коэффициент объемного теплового расширения, кинематическую вязкость и теплоемкость (табл.1). Поэтому смена типа теплоносителя с переходом на гликолевые смеси требует и корректировки отопительной системы, в частности, проверки емкости расширительного бака и при необходимости ее коррекции (замены бака).

Для определения массового расхода (М) теплоносителя требуется рассчитать необходимое отопительной системой количества тепла. Затем расход определяется по формуле:

M = 3,6 × ΣQi/c × ∆t), кг/ч,

где ΣQi – требуемый тепловой поток , Вт; с – удельная теплоемкость теплоносителя, кДж/кг•˚С, ∆t = t – t – разность температур теплоносителя на входе и выходе из системы, ˚С.

Объемный расход в м3/ч определяется делением полученного значения на удельный вес теплоносителя. При смене теплоносителя значение имеет увеличение объемного  расхода относительно воды – Va/Vв, где Vа и Vв – соответственно, объемы гликолевой смеси и воды. Причем объем первой зависит также от типа гликоля и его концентрации, которые в свою очередь подбираются, исходя из условий эксплуатации. Например, при понижении температуры замерзания смеси на основе этиленгликоля от –20 до –67 ˚С объемные расходы возрастают на 6 и 12 %, соответственно (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость  относительного объемного расширения от температуры теплоносителя:

а – вода; б – водный раствор моноэтиленгликоля 45 %

А в системах ГВС с бойлером косвенного нагрева можно применять только нетоксичный, но, увы, более дорогой пропиленглиголь. Коэффициент теплового расширения его растворов, значительно отличающийся от водяного, близок к соответствующим  значениям моноэтиленгликолевых водных растворов (табл.2).

Опасный воздух

Переход на антифриз может приводить к завоздушиванию отопительных систем: ведь он имеет более высокий по сравнению с водой коэффициент объемного расширения и емкости расширительного бака, рассчитанного на ее использование, что может оказаться недостаточно.  Поэтому при нагреве теплоносителя до рабочих температур (в среднем 85 ˚С) его излишек может быть сброшен через предохранительный клапан. Затем при снижении тепловой нагрузки потребуется подпитка системы, которая обычно осуществляется водой. Растворенные в ней газы выделятся при нагреве и приведут к образованию  воздушных пробок, появление которых чревато уже серьезными авариями.

Минимально необходимый объем расширительного бака в закрытой системе отопления можно рассчитать по формуле:

Vb = (V1b + ∆Vr) × (P2 + 1)/( P2 + P1), м3,

где V1b – начальный объем теплоносителя в баке при холодной системе отопления, м3; ∆Vr – значение расширения теплоносителя при нагреве до рабочей температуры, м3; P2 – давление в расширительном баке при рабочей температуре, бар; P1 – давление в расширительном баке до заполнения системы теплоносителем, бар.

Значение ∆Vr рассчитывается как произведение общего объема теплоносителя в системе, среднего в рабочем температурном диапазоне коэффициента объемного расширения (k)  и этого диапазона. Его значение обычно принимается равным 60 ˚С (∆t = tср – t0 = 80 – 20, ˚С).

При переходе с воды на антифриз важно соотношение V2b/V1b, где V2b и V1b  –соответственно, объемы расширительного бака для низкотемпературного теплоносителя и воды. Замена ее на гликолевые растворы концентрацией 40–45 % и, соответственно, с температурой начала кристаллизации 30–35 ˚С в отопительных системах мощностью до 100 кВт потребует увеличения номинальных объемов расширительных баков на 5–15 %, в более производительных системах коррекцию лучше проводить, используя графики зависимости объема от мощности и типа теплоносителя (рис.3) или таблицы пересчета.

Рис. 3. Зависимость объема расширительного бака от мощности системы отопления:

а – вода; б – водный раствор моноэтиленгликоля 45 %

Важнейший параметр для антифризов – максимальные рабочие температуры. Кипеть при атмосферном давлении большинство гликолевых растворов начинает при 104–112 °C. Однако некоторые производители заявляют рабочие температуры значительно выше, до 150 ˚С и даже больше,  вполне приемлемые для гелиосистем. Принципиальное значение этот параметр имеет потому, что в отличие от воды при превышении допустимой температуры происходит необратимое разложение гликолевых растворов.

Поэтому выбор расширительного бака с запасом на запредельное увеличение температуры смысла не имеет: даже небольшой локальный перегрев приводит к столь серьезным деструктивным изменениям, что должен в принципе потребовать замены всего гликолевого теплоносителя.

Очень важно то, что гликолевые смеси имеют повышенную по сравнению с водой проницаемость или текучесть. Причем вероятность возникновения протечек тем больше, чем больше в отопительной системе соединений. А течи часто обнаруживаются при ее остывании, когда возникают проницаемые для антифриза микроканалы. Поэтому все соединения, выполненные ранее при установке расширительного бака, должны быть доступны для ревизии, не скрыты под облицовкой или замоноличены.

Таблица. 1. Физические характеристики теплоносителей







Параметр

Единица измерения

Вода

Моноэтиленгликоль

45 %

Моноэтиленгликоль

60 %

Температура замерзания

         °С

     0

               –30

               –48

Плотность*

      кг/м3

  972

                1029

                1048

Теплоемкость*

кДж/кг×°С

  4,2

                 3,7

                   3,5

Кинематическая вязкость*

       сСт

  0,37

                 1,4

                  1,8

Коэффициент объемного теплового расширения

        °С-1

4,5×10-4

               5,3×10-4

                6,0×10-4

*При t = 80 °С

Таблица 2. Физические характеристики водного раствора пропиленгликоля 47 %






               Параметр

      Единица измерения

                 Значение

Температура замерзания

                        °С

                        –30

Плотность*

                     кг/м3

                          999

Теплоемкость*

                 кДж/кг×°С

                          3,82

Коэффициент расширения

                      °С-1

                        6,73×10–4

Статья опубликована в журнале «Аква-Терм» №3 (87) 2015, рубрика «Мастер-класс»

Опубликовано: 02 ноября 2015 г.

вернуться назад

Читайте так же:

aqua-therm.ru

11

Министерство
науки Российской федерации

Государственное
образовательное учреждение высшего
профессионального обучения

Санкт-Петербургский
Государственный Горный Институт им.
Г.В. Плеханова

(технический
университет)

Отчёт по лабораторной работе № 11

По дисциплине: Физика
Тема:
Определение
коэффициента термического расширения
(объемного) жидкости

Выполнил:
студент гр. НБ-10 __
_____________ Важенин Н.В.

(подпись)
(Ф.И.О.)

Проверил:
доцент
кафедры ОТФ

____________ ТомаевВ.В.

(должность)
(подпись)
(Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2011

Цель работы:

1) измерение изменения объема воды при
нагреве ее от 0°С до
50°С;

2) определение показателя коэффициента
термического расширения.

Краткое
теоретическое обоснование.

Термическое
(тепловое) расширение — изменение
линейных размеров и формы тела при
изменении его температуры. Количественно
тепловое расширение жидкостей и газов
при постоянном давлении характеризуется
изобарным коэффициентом расширения
(объёмным коэффициентом теплового
расширения).

В отличие
от твердых тел, объем которых изменяется
при изменении температуры линейно в
большом диапазоне температур, у жидкостей
эта зависимость имеет более сложный,
нелинейный, характер, особенно вблизи
температур фазового перехода. Особенный
интерес представляет поведение воды в
диапазоне температур 0¸10°С.

Коэффициент термического расширения
воды a:

Экспериментальная установка

Колба 1 помещена в термостатированный
объем 3, по которому циркулирует вода с
температурой, заданной термостатом
4.Колба закрыта и сверху в нее вставлена
измерительная трубка 2, позволяющая
измерять высоту столба жидкости,
вытесненной из колбы при нагревании.
Температура измеряется термометром 5.

Термостат 4 управляется с пульта 6. Пульт
содержит задатчик температуры (в °С),
переключатели «НАГРЕВ» и «ЦИРК».
Переключатель «НАГРЕВ» включает
режим поддержания температуры воды
внутри термостата равной заданной, при
выключенном переключателе «НАГРЕВ»
температура воды устанавливается равной
комнатной. Переключатель «ЦИРК»
включает или выключает циркуляцию воды
через термостатированный объем 3.

Основные расчетные формулы

1) Средний коэффициент термического
расширения воды a:

[1]

где ,
D — диаметр трубки
(параметр установки, указывается
преподавателем), hmax
и hmin
— максимальная высота жидкости (при
температуре t) и
начальная высота жидкости;

Vo
начальный объем воды, принимается равным
0,5 л;

t— температура, в °С,
соответствующая максимальной высоте
столба жидкости.

2) коэффициенты термического расширения
воды для каждого измеренного интервала
температур (в интервале 0¸15°С
через 1°С, в остальном
интервале через 5°С).
Расчет производиться по следующей
формуле:

[2]

где an
— коэффициент термического расширения
воды на n — интервале;

hn
— высота столба воды в начале n
— интервала; hn

hn+1
— высота столба воды в конце n
— интервала;

tn
— температура воды в начале n
— интервала;

tn+1
— температура воды в конце n
— интервала.

Формула
расчета средней квадратичной погрешности.

где
среднее значение коэффициента
термического расширения,


значение коэффициента
термического расширения
в каждом отдельном опыте, n
количество
опытов.

Таблица
измерений и вычислений.

N
n/n
величина

Т,

h,
см

,

a

1

1

3.4

-1,9635*

-3,92699*

2

2

3.3

-1,9635*

-1,9635*

3

3

3.3

0

0

4

4

3.3

0

0

5

5

3.3

0

0

6

6

3.3

0

0

7

7

3.4

1,9635*

5,60999*

8

8

3.5

1,9635*

4,90874*

9

9

3.6

1,9635*

4,36332*

10

10

3.8

3,92699*

7,85398*

11

11

4.1

5,89049*

1,071*

12

12

4.3

3,92699*

6,54498*

13

13

4.6

5,89049*

9,06229*

14

14

5

7,85398*

1,122*

15

15

5.3

5,89049*

7,85398*

16

20

7.6

4,51604*

4,51604*

17

25

10.6

5,89049*

4,71239*

18

30

14.3

7,26493*

4,84329*

19

35

18.6

8,44303*

4,82459*

20

40

23.4

9,42478*

4,71239*

21

45

28.8

1,6029*

4,71239*

22

50

34.7

1,5846*

4,63385*

Причем начальная высота столба жидкости
3,5 см, диаметр трубки равен 5 мм.

Расчет
погрешности:

=1,53987*

Cредней
квадратичная погрешность
=2,46853*

График
изменения объема воды от температуры:

График
зависимости
:

Вывод.

В ходе
лабораторной работы были измерены
изменения объема воды при ее нагреве и
был определен коэффициент термического
расширения, который показывает изменение
объема жидкости при изменении температуры.

studfiles.net

Коэффициент объемного расширения воды — Справочник химика 21





    Коэффициенты объемного расширения воды (в К-1) [c.507]

    Р—коэффициент объемного расширения воды  [c.463]

    Приложение 46 Коэффициент объемного расширения воды 0=/(i)[71  [c.771]

    Рис 50 Зависимость двух компонент коэффициента объемного расширения воды от температуры [c.117]

    Опыт показывает, что коэффициент объемного расширения воды гораздо больше, чем льда. По данным В. А. Михайлова, для льда = 1,5- Ю град , тогда как для воды р = 2,74- 10″ град». Возможно, что молекулы Н2О, перешедшие в полости структуры льда, несколько расширяют тетраэдрический каркас изнутри. [c.230]








    ШОР гранул цеолитов существенно изменяются [61 в зависимости от сил взаимодействия молекул воды друг с другом и с катионами цеолитов, количества 600 тепла, выделяющегося при фазовом переходе, гео-400 метр ИИ структуры цеолитов, коэффициента объемного расширения воды при нагревании и других факторов. Изменение размеров гранул в этих процессах может достигать 2%. Деформации приводят к дополнительным напряжениям в гранулах и могут существенно влиять на прочность формованных цеолитов. По наблюдениям польских инженеров [71 в процессе многоцикловой эксплуатации механическая прочность гранул цеолитов, используемых в качестве осушителя, понижается, если содержание влаги в цеолитах превышает (15% масс.). [c.374]

    Коэффициент объемного расширения. Сжиженные газы в отличие от большинства жидкостей имеют очень высокий коэффициент объемного расширения. Например, коэффициент объемного расширения многих сжиженных газов примерно в десять раз больше коэффициента объемного расширения воды. [c.66]

    Коэффициент объемного расширения воды в температурном интервале от 273 до 310° К равен 2,07 -Ю град . Коэффициент объемного расширения большинства органических жидкостей в 2—5 раз больше коэффициента объемного расширения воды. Следовательно, если допустимая ошибка в измерении плотности не превышает 0,001 г см , то необходимо поддерживать постоянство температуры в пределах Г. [c.101]

    Коэффициент объемного расширения воды в температурном интервале от 273 до 310° К, равен 2,07 Ю град . Коэффициент объемного расширения большинства органических жидкостей в 2 —5 раз больше коэффициента объемного расширения воды. Следовательно, если допу стимая оишбка в измерении плотности не превышает 0,001 г см то необходимо поддерживать постоянство температуры в пределах Г» Плотность растворов является функцией концентрации. Если ком поненты смешиваются без изменения объема при всех концентрациях то зависимость плотности от концентрации — линейная. [c.101]

    Коэффициент объемного расширения воды в диапазоне температур 22— 28° (Среднюю разность температур принимаем, исхоля из температуры стенки, равной 47°. Отсюда Д/= 47 — 25 = 22° [c.463]

    Здесь п — коэффициент объемного расширения воды, с — ее теплоемкость и g — ускорение в поле тяжести. С другой стороны, как будет показано далее (см. гл. IV, 5), потеря тепла на подогревание воздуха пропорциональна разности температур между поверхностной водой и воздухом, соприкасаю-щимся с ней. В свою очередь, на основании теории муссонного поля, можно вычислить эту разность температур для различных районов моря, по-разному удаленных от береговой линии. [c.102]


www.chem21.info

Вода как теплоноситель — ТеплоВики

Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении

Наиболее важными свойствами воды являются:

Физические свойства воды

Удельная теплоемкость

Важным свойством любого теплоносителя является его теплоёмкость. Если выразить ее через массу и разность температур теплоносителя, то получится удельная теплоёмкость.

Она обозначается буквой c и имеет размерность кДж/(кг • K)

Удельная теплоемкость — это количество тепла, которое необходимо передать 1 кг вещества (например, воды), чтобы нагреть его на 1 °C. И наоборот, вещество отдает такое же количество энергии при охлаждении.

Среднее значение удельной теплоемкости воды в диапазоне между 0 °C и 100 °C составляет:

c = 4,19 кДж/(кг • K) или c = 1,16 Втч/(кг • K)

Количество поглощаемого или выделяемого тепла Q, выраженное в Дж или кДж, зависит от массы m,
выраженной в кг, удельной теплоемкости c и разности температур, выраженной в K.

В системах отопления — это разность температур в прямом и обратном трубопроводе. Полученная формула:

Q = m • c • Δϑ

m= V • ρ

V = Объем воды в м3

ρ = Плотность в кг/м3

Масса m — это объем воды V, выраженный в м3, умноженный на плотность ρ воды, выраженную в кг/м3. Таким образом, формулу можно представить в следующем виде:

Q = V • ρ • c ( ϑV — ϑR)

Известно, что плотность воды меняется в зависимости от ее температуры. Однако, чтобы упростить расчеты, используется = 1 кг/дм3 в диапазоне от 4 °C до 90 °C.

Физические термины «энергия», «работа» и «количество тепла» эквивалентны.

Следующая формула используется для преобразования джоулей в другие размерности:

1 Дж = 1 Нм = 1 Втс или 1 МДж = 0,278 кВтч

Увеличение и уменьшение объема

Изменение объема воды
Когда вода нагревается или охлаждается, ее плотность уменьшается.

Все природные материалы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Единственным исключением из этого правила является вода. Это уникальное ее свойство называется аномалией воды.

Вода имеет наибольшую плотность при +4 °C, при которой 1 дм3 = 1 л имеет массу 1 кг.
Если вода нагревается или охлаждается относительно этой точки, ее объем увеличивается, что означает уменьшение плотности, т. е. вода становится легче.

Это можно отчетливо наблюдать на примере резервуара с точкой перелива.

В резервуаре находится ровно 1000 см3 воды с температурой +4 °C. При нагревании воды некоторое количество выльется из резервуара в мерную емкость. Если нагреть воду до 90 °C, в мерную емкость выльется ровно 35,95 см3, что соответствует 34,7 г.

Характеристики кипения воды

Изменение агрегатного состояния при повышении температуры

Если воду нагревать в открытой емкости, она закипит при температуре 100 °C. Если измерять температуру кипящей воды, окажется, что она остается равной 100 °C пока не испарится последняя капля. Таким образом, постоянное потребление тепла используется для полного испарения воды, т. е. изменения ее агрегатного состояния. Эта энергия также называется латентной (скрытой) теплотой. Если подача тепла продолжается, температура образовавшегося пара снова начнет подниматься.

Описанный процесс приведен при давлении воздуха 101,3 кПа у поверхности воды. При любом другом давлении воздуха точка кипения воды сдвигается от 100 °C.

Если бы мы повторили описанный эксперимент на высоте 3000 м. — мы бы обнаружили, что вода там закипает уже при 90 °C. Причиной такого поведения является понижение атмосферного давления с высотой.

Чем ниже давление на поверхности воды, тем ниже будет температура кипения. И наоборот, температура кипения будет выше при повышении давления на поверхности воды. Это свойство используется, например, в скороварках.

График справа показывает зависимость температуры кипения воды от давления.

Температура кипения воды как функция давления

Давление в системах отопления намеренно повышается. Это помогает предотвратить образование пузырьков газа в критических рабочих режимах, а также предотвращает попадание наружного воздуха в систему.

Расширение воды при нагревании и защита от избыточного давления

Системы водяного отопления работают при температурах воды до 90 °C. Обычно система заполняется водой при температуре 15 °C, которая затем расширяется при нагревании. Нельзя допустить, чтобы это увеличение объема привело к возникновению избыточного давления и переливу жидкости.

Система отопления со встроенным предохранительным клапаном

Когда отопление отключается в летний период, объем воды возвращается к первоначальному значению. Таким образом, для обеспечения беспрепятственного расширения воды необходимо установить достаточно большой бак. Старые системы отопления имели открытые расширительные баки.
Они всегда располагались выше самого высокого участка трубопровода. При повышении температуры в системе, что приводило к расширению воды, уровень в баке также повышался. При снижении температуры он, соответственно, понижался.

Современные системы отопления используют мембранные расширительные баки (МРБ).

При повышении давления в системе нельзя допускать увеличения давления в трубопроводах и других элементах системы выше предельного значения. Поэтому обязательным условием для каждой системы отопления является наличие предохранительного клапана.

При повышении давления сверх нормы предохранительный клапан должен открываться и стравливать лишний объем воды, который не может вместить расширительный бак. Тем не менее, в тщательно спроектированной и обслуживаемой системе такое критическое состояние никогда не должно возникать.

Все эти рассуждения не учитывают тот факт, что циркуляционный насос еще больше увеличивает давление в системе.

Взаимосвязь между максимальной температурой воды, выбранным насосом, размером расширительного бака и давлением срабатывания предохранительного клапана должна быть установлена самым тщательным образом. Случайный выбор элементов системы — даже на основании их стоимости — в данном случае неприемлем.

Мембранный расширительный бак поставляется заполненным азотом. Начальное давление в расширительном мембранном баке должно быть отрегулировано в зависимости от системы отопления. Расширяющаяся вода из системы отопления поступает в бак и сжимает газовую камеру через диафрагму. Газы могут сжиматься, а жидкости — нет.

Компенсация изменения объема воды в системе отопления:

До заполнения системы водой
Система заполнена холодной водой
Система при макс. температуре воды

Давление

Определение давления

Давление — это статическое давление жидкостей и газов, измеренное в сосудах, трубопроводах относительно атмосферного
давления (Па, мбар, бар).

Статическое давление

Статическое давление — это давление неподвижной жидкости.

Статическое давление = уровень выше соответствующей точки измерения + начальное давление в расширительном баке.

Динамическое давление

Динамическое давление — это давление движущегося потока жидкости.

Давление нагнетания насоса

Это давление на выходе центробежного насоса во время его работы.

Перепад давления

Давление, развиваемое центробежным насосом для преодоления общего сопротивления системы. Оно измеряется между входом и выходом центробежного насоса.

Рабочее давление

Давление, имеющееся в системе при работе насоса.

Допустимое рабочее давление

Максимальное значение рабочего давления, допускаемого из условий безопасности работы насоса и системы.

Кавитация

Кавитация — это образование пузырьков газа в результате появления локального давления ниже давления парообразования перекачиваемой жидкости на входе рабочего колеса. Это приводит к снижению производительности (напора) и КПД и вызывает шумы и разрушение материала внутренних деталей насоса.

Из-за схлопывания пузырьков воздуха в областях с более высоким давлением (например, на выходе рабочего колеса) микроскопические взрывы вызывают скачки давления, которые могут повредить или разрушить гидравлическую систему. Первым признаком этого служит шум в рабочем
колесе и его эрозия.

Важным параметром центробежного насоса является NPSH (высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса). Он определяет минимальное давление на входе насоса, требуемое данным типом насоса для работы без кавитации, т. е. дополнительное давление, необходимое для предотвращения появления пузырьков.

На значение NPSH влияют тип рабочего колеса и частота вращения насоса. Внешними факторами, влияющими на данный параметр, являются температура жидкости, атмосферное давление.

Предотвращение кавитации

Чтобы избежать кавитации, жидкость должна поступать на вход центробежного насоса при определенной минимальной высоте всасывания, которая зависит от температуры и атмосферного давления.

Другими способами предотвращения кавитации являются:

  • Повышение статического давления
  • Понижение температуры жидкости (снижение давления парообразования PD)
  • Выбор насоса с меньшим значением постоянного гидростатического напора (минимальная высота всасывания, NPSH)

ru.teplowiki.org

Коэффициент — объемное расширение — вода

Коэффициент — объемное расширение — вода

Cтраница 1

Коэффициент объемного расширения воды меняется с температурой гораздо сильнее, чем ртути, так что равномерность ртутной шкалы много больше, чем у воды. Таким образом, по сравнению с водяным термометром Галилея pry гний термометр Гюйгенса является весьма большим усовершенствованием, не потерявшим своего значения и до настоящего времени.
 [1]

Коэффициент объемного расширения воды сильно зависит от температуры, а в интервале от О до 4 С принимает отрицательное значение.
 [2]

Коэффициент объемного расширения воды а при 4 С меняет знак, будучи при 0 / 4 С величиной отрицательной.
 [3]

Опыт показывает, что коэффициент объемного расширения воды гораздо больше, чем льда. Возможно, что молекулы Н2О, перешедшие в полости структуры льда, несколько расширяют тетраэдрический каркас изнутри. Разрушение тетраэдрической структуры воды происходит не при нагревании, но и при сжатии. При этом увеличение давлен ствует на структуру воды в том же направлении, что и повышение температуры. При высоком давлении возникает более плотная структура, отличная от тетраэдрической.
 [4]

РВ, РК — коэффициенты объемного расширения воды и керосина.
 [5]

Рвт — коэффициент деформации пустот; — коэффициент объемного расширения воды; Др — снижение давления в водоносной зоне.
 [6]

В интервале температур 0 t 4 C коэффициент объемного расширения воды отрицательный. Доказать, что в этом интервале температур при адиабатическом сжатии вода охлаждается.
 [7]

В интервале температур 0 t 4 С коэффициент объемного расширения воды отрицательный. Доказать, что в этом интервале температур при адиабатном сжатии вода охлаждается.
 [8]

Увеличение объема воды при ее нагревании пропорционально коэффициенту объемного расширения воды ( 0 0006), степени нагрева Д / и количеству нагреваемой воды.
 [9]

ЛГГ — — Го; рв, РК — коэффициенты объемного расширения воды и керосина.
 [10]

Температурный коэффициент объемного расширения жидкости слабо зависит от температуры. Коэффициент объемного расширения воды сильно зависит от температуры, а в интервале от 0 до 4 С принимает отрицательное значение.
 [11]

Сжиженный газ обладает большим коэффициентом объемного расширения. Коэффициент объемного расширения пропана в 16 раз превышает коэффициент объемного расширения воды.
 [12]

Сжиженный газ имеет весьма значительный коэффициент объемного расширения. Например, коэффициент объемного расширения пропана в 16 раз превышает коэффициент объемного расширения воды.
 [13]

Газообразные углеводороды имеют плотность, значительно превышающую плотность воздуха, отличаются медленной диффузией в атмосфере ( особенно при отрицательных температурах воздуха), низкими пределами взрываемости ( воспламеняемости) в воздухе, невысокой температурой воспламенения по сравнению с другими горючими газами, возможностью образования конденсата при снижении температуры до точки росы или при повышении давления. В сжиженном состоянии эти газы имеют высокий коэффициент объемного расширения, превышающий коэффициент объемного расширения воды, значительную упругость паров, возрастающую с ростом температуры. Сжиженные газы охлаждаются до отрицательных температур и при определенных условиях обладают вредными для здоровья человека свойствами.
 [14]

Сжиженные газы в отличие от большинства жидкостей имеют очень высокий коэффициент объемного расширения. Например, коэффициент объемного расширения многих сжиженных газов примерно в десять раз больше коэффициента объемного расширения воды.
 [15]

Страницы:  

   1

   2




www.ngpedia.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о