Расчет гидравлики системы отопления: Гидравлический расчет однотрубной и двухтрубной системы отопления с формулами, таблицами и примерами

Содержание

постановка задачи, порядок выполнения расчета, ошибки и способы их исправления

От правильного выбора всех элементов системы водяного отопления, их установки, во многом зависит эффективность её работы, сроки безаварийной и экономичной эксплуатации. Насколько экономичным и эффективным будет отопление в доме, покажут уже начальные вложения средств на этапе установки и монтажа системы. Рассмотрим подробнее как осуществляется гидравлический расчет систым отопления, с целью определения оптимальной мощности отопительной системы.

Эффективность системы отопления «на глазок»

Во многом суммы таких затрат зависят от:

  • требуемых диаметров трубопроводов
  • фитингов и соответствующих им приборов отопления
  • переходников
  • регулировочной и запорной арматуры

Желание минимизировать такие затраты не должно идти в ущерб качеству, но принцип разумной достаточности, некий оптимум, должен выдерживаться.

В большинстве современных индивидуальных отопительных комплексов применяются электронасосы для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя, в качестве которого часто используются незамерзающие составы антифризов. Гидравлическое сопротивление таких систем отопления для разных их типов теплоносителей будет разным.

Учитывая постоянно растущую стоимость энергоносителей (все виды топлива, электроэнергия) и расходных материалов (теплоносители, запчасти и пр.), следует с самого начала стремиться заложить в систему принцип минимизации расходов на эксплуатацию системы. Опять же, исходя из их оптимального соотношения для решения задачи создания комфортного температурного режима в отапливаемых помещениях.

Разумеется, соотношение мощности всех элементов отопительной системы должны обеспечивать оптимальный режим подачи теплоносителяк приборам отопления в объёме достаточном для выполнения основной задачи всей системы — обогрева и поддержания заданного температурного режима внутри помещения, независимо от изменения наружных температур. К элементам отопительной системы относятся:

  • котел
  • насос
  • диаметр труб
  • регулировочная и запорная арматура
  • тепловые приборы

Помимо того, очень неплохо, если в проект изначально будет заложена определённая «эластичность», допускаюшая переход на иной вид теплоносителя (замена воды на антифриз). Кроме того, отопительная система, при меняющихся режимах эксплуатации никоим образом не должна вносить дискомфорт во внутренний микроклимат помещений.

Гидравлический расчёт и решаемые задачи

В процессе выполнения гидравлического расчёта отопительной системы, решается достаточно большой круг вопросов обеспечения выполнения приведенных выше и целого ряда дополнительных требований. В частности, находится диаметр труб на всех секторах по рекомендованным параметрам, включающим определение:

  • скорости движения теплоносителя;
  • оптимального теплообмена на всех участках и приборах системы, с учётом обеспечения его экономической целесообразности.

В процессе движения теплоносителя происходит неизбежное его трение о стенки трубы, возникают потери скорости, особенно заметные на участках, содержащих повороты, колена и т. п. В задачи гидравлического расчёта входит определение потерь скорости движения среды, вернее, давления на отрезках системы, подобных указанным, для общего учёта и включения в проект требуемых компенсаторов. Параллельно определению потери давления, необходимо знать требуемый объём, называемый расходом, теплоносителя во всей проектируемой системе водяного отопления.

Учитывая разветвлённость современных отопительных систем и конструктивные требования реализации наиболее распространённых схем разводки, например, примерное равенство длин ветвей в коллекторной схеме, расчёт гидравлики даёт возможность учесть такие особенности. Это позволит обеспечить более качественную автобалансировку и увязку ветвей, включенных параллельно или по другой схеме. Такие возможности часто требуются в ходе эксплуатации с применением запорных и регулирующих элементов, в случае необходимости отключения или перекрытия отдельных веток и направлений, при возникновении необходимости работы системы в нестандартных режимах.

Подготовка выполнения расчёта

Проведению качественного и детального расчёта должны предшествовать ряд подготовительных мероприятий по выполнению расчётных графиков. Эту часть можно назвать сбором информации для проведения расчёта. Являясь самой сложной частью в проектировании водяной отопительной системы, расчёт гидравлики позволяет точно спроектировать всю её работу. В подготавливаемых данных обязательно должно присутствовать определение требуемого теплового баланса помещений, которые будут обогреваться проектируемой отопительной системой.

В проекте расчёт ведётся с учётом типа выбранных приборов отопления, с определёнными поверхностями теплообмена и размещения их в обогреваемых помещениях, это могут быть батареи секций радиаторов или теплообменники других типов. Точки их размещения указываются на поэтажных планах дома или квартиры.

Принимаемая схема конфигурирования системы водяного отопления должна быть оформлена графически. На этой схеме указывается место размещения генератора тепла (котёл), показываются точки крепления приборов отопления, прокладка основных подводящих и отводящих магистралей трубопроводов, прохода веток приборов отопления. На схеме подробно приводится расположение элементов регулирующей и запорной арматуры. Сюда входят все виды устанавливаемых кранов и вентилей, переходных клапанов, регуляторов, термостатов. В общем, всего, что принято называть регулирующей и запорной арматурой.

После определения на плане требуемой конфигурации системы, её необходимо вычертить в аксонометрической проекции по всем этажам. На такой схеме каждому отопительному прибору присваивается номер, указывается максимальная тепловая мощность. Важным элементом, также указываемым для теплового прибора на схеме, является расчётная длина участка трубопровода для его подключения.

Обозначения и порядок выполнения

На планах обязательно должно быть указано, определённое заранее, циркуляционное кольцо, называемое главным. Оно обязательно представляет собой замкнутый контур, включающий все отрезки трубопровода системы с наибольшим расходом теплоносителя. Для двухтрубных систем эти участки идут от котла (источника тепловой энергии) до самого удалённого теплового прибора и обратно к котлу. Для однотрубных систем берётся участок ветки — стояка и обратной части.

Единицей расчёта является отрезок трубопровода, имеющий неизменный диаметр и ток (расход) носителя тепловой энергии. Его величина определяется исходя из теплового баланса помещения. Принят определённый порядок обозначения таких отрезков, начиная от котла (источника тепла, генератора тепловой энергии), их нумеруют. Если от подающей магистрали трубопровода есть ответвления, их обозначение выполняется заглавными буквами в алфавитном порядке. Такой же буквой со штрихом обозначается сборная точка каждой ветки на обратном магистральном трубопроводе.

В обозначении начала ветки приборов отопления указывается номер этажа (горизонтальные системы) или ветки — стояка (вертикальные). Тот же номер, но со штрихом ставится в точке их подключения к обратной линии сбора потоков теплоносителя. В паре, эти обозначения составляют номер каждой ветки расчётного участка. Нумерация ведётся по часовой стрелке от левого верхнего угла плана. По плану определяется и длина каждой ветки, погрешность составляет не более 0,1 м.

На поэтажном плане отопительной системы по каждому её отрезку считается тепловая нагрузка, равная тепловому потоку, переданному теплоносителем, она принимается с округлением до 10 Вт. После определения по каждому прибору отопления в ветке, определяется суммарная нагрузка по теплу на магистральной подающей трубе. Как и выше, тут округление полученных значений ведётся до 10 Вт. После вычислений, каждый участок должен иметь двойное обозначение с указанием в числителе величины тепловой нагрузки, а в знаменателе — длины участка в метрах.

Требуемое количество (расход) теплоносителя на каждом участке легко определяется путём деления количества тепла на участке (скорректированное на коэффициент, учитывающий удельную теплоёмкость воды) на разность температур нагретого и охлаждённого теплоносителя на этом участке. Очевидно, что суммарное значение по всем рассчитанным участкам даст требуемое количество теплоносителя в целом по системе.

Не вдаваясь в детали, следует сказать, что дальнейшие расчёты позволяют определить диаметры труб каждого из участков системы отопления, потери давления на них, произвести гидравлическую увязку всех циркуляционных колец в сложных системах водяного отопления.

Последствия ошибок расчёта и способы их исправления

Очевидно, что гидравлический расчёт является достаточно сложным и ответственным этапом разработки отопления. Для облегчения подобных вычислений разработан целый математический аппарат, существуют многочисленные версии компьютерных программ, предназначенных для автоматизации процесса его выполнения.

Несмотря на это, от ошибок никто не застрахован. Среди наиболее распространённых выбор мощности тепловых приборов без проведения расчёта, указанного выше. В этом случае, помимо более высокой стоимости самих радиаторных батарей (если мощность больше требуемой), система будет затратной, расходуя повышенное количество топлива и требуя более значительных на свое содержание. Проще говоря, в комнатах будет жарко, форточки постоянно открыты и придётся дополнительно оплачивать обогрев улицы. В случае заниженной мощности попытки обогрева приведут к работе котла на повышенной мощности и также потребуют высоких финансовых затрат. Исправить такую ошибку достаточно сложно, возможно потребуется полностью переделывать всё отопление.

Если неверно проведен монтаж радиаторных батарей, эффективность работы всего отопительного комплекса также падает. К таким ошибкам относится нарушение правил установки батареи. Ошибки этой группы могу вдвое снизить теплоотдачу самых качественных тепловых приборов. Как и в первом случае, стремление повысить температуру в помещении, приведёт к дополнительным расходам энергоносителя. Чтобы исправить ошибки установки, зачастую достаточно переустановить и подключить заново радиаторные батареи.

Следующая группа ошибок относится к ошибке определения требуемой мощности источника тепла и приборов отопления. Если мощность котла заведомо выше мощности отопительных приборов, он будет работать неэффективно, потребляя большее количество топлива. Налицо двойной перерасход средств: в момент покупки такого котла и в ходе эксплуатации. Чтобы исправить положение, такой котёл, радиаторы или насос, а то и все трубы системы, придётся менять.

При расчёте требуемой мощности котла, может быть допущена ошибка в определении потерь тепла зданием. В результате мощность генератора тепловой энергии будет завышена. Результатом будет перерасход топлива. Чтобы исправить ошибку, придётся заменить котёл.

Ошибочный расчёт балансировки системы, нарушение требований примерного равенства веток и т. п. может привести к необходимости установки более мощного насоса, позволяющего доставить носитель к дальним приборам отопления в нагретом состоянии. Однако в этом случае возможно появление «звукового сопровождения» в виде гула, свиста и т. п. Если подобные ошибки допущены в системе тёплого водяного пола, то результатом установки мощного насоса может стать «поющий пол».

При ошибках определения требуемого количества теплоносителя или переводе гравитационной системы на принудительную циркуляцию, объём его может оказаться слишком велик, и дальние приборы отопления не будут работать. Как и ранее, попытки решения проблемы увеличением интенсивности прогрева, приведут к перерасходу газа, износу котла. Решить вопрос можно применением нового насоса и гидрострелки, т. е. тепловой пункт придётся всё равно переделывать.

После всего можно однозначно сказать, что проведение гидравлического расчёта системы отопления позволит гарантированно минимизировать расходы на всех этапах проектирования, устройства, монтажа и долговременной эксплуатации высокоэффективной системы водяного отопления.

Пример гидравлического расчета (видео)

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Гидравлический расчет системы отопления

Сейчас более востребована автономная отопительная система. Даже жильцы многоквартирных зданий отказываются от центрального отопления в пользу индивидуальной системы обогрева своего жилья. Причины выбора такого обогрева две: доступность и экономичность.

Все понимают, что изначально нужно затратить денежные средства на покупку всех элементов отопления и установить их, но все это быстро окупится. Так как обслуживание такой системы намного дешевле ежемесячных платежей за услуги центрального отопления.

Конечно, достигнуть этих целей можно лишь при верном выборе и правильном монтаже всех элементов. Поэтому очень важен гидравлический расчет системы отопления. Еxcel и другие компьютерные программы помогут облегчить расчет.

Какие бывают способы подключения приборов для отопления

Нужно разобраться, какие способы подключения отопительных приборов бывают. Их существует всего два:

  • Однотрубный;
  • Двухтрубный.

При однотрубной системе устройства подключаются последовательно, таким образом, вода проходит все приборы, и лишь затем возвращается к нагревающему агрегату. А в двухтрубной системе отопления еще дополнительно присутствует обратная труба.

Что нужно выполнить до гидравлического расчета отопительной системы

Самым трудоемким и сложным инженерным этапом системы отопления является расчет гидравлики. Именно по этой причине заранее необходимо выполнить некоторые вычисления. Для начала определите баланс помещений, которые будут обогреваться. Выберите тип устройств и прорисуйте их расстановку в плане здания.

Предполагается, что выбор котла и других элементов уже сделан до гидравлического расчета системы отопления. Еxcel и другие программы помогут выполнить чертеж системы обогрева дома.

Обязательно нужно установить основное кольцо для циркуляции теплообменника. Для гидравлического расчета однотрубной системы отопления это будет замкнутый контур, который включает в себя ряд труб, направленных к стоякам.

А трубы, которые направлены к самому отдаленному обогревательному устройству, делают систему обогрева двухтрубной.

 

Пример гидравлического расчета системы отопления

Для начала гидравлического расчета однотрубной системы отопления образовываются два кольца отопительной системы, которое больше — называется первым. Разбивают все кольца на участки, нумеровать нужно от начала общего трубопровода. Для того чтобы не нарушалась циркуляция, необходимо делать вычисления для подачи и обратки параллельно. Сначала рассчитаем расход теплоносителя, для этого необходимы следующие данные:

  • Нагрузка определенного участка отопительной системы;
  • При какой температуре подается теплоноситель;
  • При какой температуре движется обратно теплоноситель;
  • Теплоемкость воды постоянная величина и равна 4,2 кДж/кг*градусов Цельсия.

Если предположить, что нагрузка на определенный участок равна 1000 Ватт, тогда можно при помощи специальных таблиц выбрать нужный диаметр труб для обогрева помещения. Обязательно обратите внимание: диаметр начинающей трубы самый большой, а чем дальше он уходит, тем меньше он становится. Двигаться теплоноситель должен со скоростью от 0,2 до 1,5 м/сек.

Если движение будет меньше, тогда система завоздушится, если больше будет шуметь трубопровод. Оптимальной считается скорость 0,5-0,7 м/сек.

В любой системе отопления есть потери напора, это происходит при трении в трубе, радиаторе и арматуре. Для расчета этой величины, необходимо следующие показатели просуммировать:

  • Скорость теплоносителя;
  • Плотность воды;
  • Длину трубы на определенном участке системы;
  • Потерю напора в трубе;
  • Суммарная величина сопротивления теплоносителя.

Для того чтобы получить общую сумму сопротивления необходимо сложить показатели сопротивления на всех участках трубопровода.

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления

В инструкции сказано, что при двухтрубной отопительной системе необходимо брать кольцо в расчет показателей более нагруженного стояка трубопровода. А при однотрубной схеме – самого загруженного стояка. При гидравлическом расчете двухтрубной системы отопления жилища, когда движение жидкости тупиковое, берут в учет кольцо нижнего радиатора самого нагруженного и удаленного стояка. Если вы выбрали горизонтальную схему отопительной системы, тогда берите за основу кольцо самой загруженной ветки первого этажа здания.

Этот этап очень ответственен и важен, потому что если перепутать выбранные кольца для определенной системы обогрева дома, возможно, потом придется менять весь трубопровод и прибор для отопления.

Теперь главные нюансы гидравлического расчета отопления вы знаете, поэтому можно начинать вычислять.

 

пример в Excel, сопротивление гидравлики, как рассчитать в метрах

Для выполнения гидравлического расчета системы отопления нужно иметь соответствующие знания Экономия тепла в жилище во многом зависит от грамотного расчета гидравлики, ее правильного монтажа, а также использования. Все элементы обогревающей системы (котел, теплопроводные трубы и радиаторы, отдающие тепло) должны быть связаны между собой так, чтобы сохранялись исходные параметры системы, независимо оттого, какое время года за окном и какие оказываются нагрузки.

Что обозначает расчет гидравлики и зачем он нужен

Сделать гидравлический расчет отопления – это значит правильно подобрать параметры определенных участков сети с учетом давления, чтобы по ним осуществлялся определенный расход теплоносителя.

Этот расчет дает возможность определить:

  • Потери давления на различных участках сети;
  • Пропускную способность трубопровода;
  • Оптимальный расход жидкости;
  • Необходимые показатели для выполнения гидравлической увязки.

Совмещая все полученные данные можно подобрать отопительные насосы.

Главная цель расчета гидравлики – обеспечение соответствия посчитанных расходов источника тепла с фактическими.

Количество попадающего в радиаторы источника тепла должно быть таким, чтобы получился обогревающий баланс внутри здания с учетом уличной температуры и температуры, заданной пользователем для каждой комнаты в отдельности.

Выполнив гидравлический расчет, можно улучшить функционирование системы отопления

Если отопление автономное, можно использовать такие методы расчета:

  • Используя характеристики сопротивления и проводимости;
  • По удельным расходам;
  • Путем сравнивания динамического давления;
  • По различным длинам, приведенным к одному показателю.

Расчет гидравлики – один из важнейших этапов при разработке систем отопления с жидким теплоносителем.

Прежде чем приступить к его осуществлению необходимо:

  • Определить баланс тепла в необходимых помещениях;
  • Выбрать тип приборов отопления и разместить их на чертежах здания;
  • Решить вопросы по конфигурации обогревательной системы, а также по видам применяемых труб и арматуры;
  • Начертить схему системы отопления, где будут видны номера, нагрузки и длины необходимых участков;
  • Определить основное циркуляционное кольцо, по которому движется теплоноситель.

Обычно для зданий с малым количеством этажей применятся двухтрубная отопительная система, а для построек с большой этажностью – однотрубная.

Автоматизированный гидравлический расчет системы отопления Excel

Чтобы было удобнее делать гидравлические расчеты, можно воспользоваться различными компьютерными программами, позволяющими выполнять точные вычисления. Одной из самых таких популярных программ считается Excel.

Также можно рассчитать гидравлику с помощью онлайн-вычислений в CombiMix 1.0. Существуют даже специальные онлайн-калькуляторы, помогающие выполнить гидравлический расчет.

Кстати, если вы не знаете основ гидравлики, то сделать вам это будет трудно, даже в компьютерных программах. Это связано с тем, что в некоторых из них нет расшифровок формул и вычислений сопротивления в особо сложных цепочках.

Нюансы некоторых программ:

  • OvertopCO и DanfossCO могут вести расчеты систем с естественной циркуляцией;
  • HERZ C.O. 3.5 – работает по способу расчета удельных потерь давления;
  • Potok – отлично справляется с расчетами по изменяющимся перепадам температур по стоякам.

При вводе температурных данных нужно обязательно уточнять – по Цельсию идет вычисление или по Кельвину.

Что касается работы в Excel, то использовать электронные таблицы очень удобно. Нужно просто знать поочередность действий и точные вычислительные формулы. Вначале выбирается нужная ячейка, в которую вводятся данные. Дальнейший расчет происходит путем автоматического применения формул.

Для выполнения гидравлического расчета системы отопления можно применять специальные компьютерные программы

Например, для того, чтобы посчитать диаметр труб, нам нужно знать:

  • Разницу между горячим и холодным источником тепла для двухтрубной системы или расход жидкости для однотрубной;
  • Скорость движения источника тепла и его потока;
  • Плотность жидкости и параметры исследуемых участков (их длина в метрах и число находящихся там приборов).

Для расчета размеров труб внутри каждого участка как раз удобно пользоваться экселевскими таблицами.

Как вычислить гидравлическое сопротивление системы отопления

Чтобы решить из какого материала брать трубы, нужно узнать сопротивление гидравлики на всех участках системы обогрева и сравнить его.

Сопротивление может возникать в самой трубе из-за ее поворотов, сужений или расширений, а также в соединениях между шаровыми кранами, тройниками или балансирующими приборами.

Расчетным участком обычно считается труба с неменяющимся расходом жидкости, равным запланированному балансу тепла помещения.

Для расчета потерь берутся следующие данные, учитывая сопротивление арматуры:

  • Диаметр и длина трубы на нужном участке;
  • Параметры регулировочной арматуры от фирмы-производителя;
  • Скорость, с которой движется теплоноситель;
  • Шероховатость трубопровода и толщина его стенок;
  • Данные из справочника: потери трения и его коэффициент, плотность жидкости.

Если нужно самостоятельно вычислить удельные потери трения нужно знать внешний диаметр трубы, толщину ее стенки и скорость, с которой подается жидкость.

Чтобы найти гидравлическое сопротивление на одном участке, можно воспользоваться формулой Дарси-Вейсбаха:

Гидравлика системы отопления и ее увязка

Балансирование перепадов давления в системе отопления осуществляется с помощью запорной и регулировочной арматуры.

Перед тем как пользоваться гидравликой системы отопления, нужно изучить принцип ее работы

Увязка гидравлики рассчитывается исходя из:

  • Параметров труб по динамическому сопротивлению;
  • Технических свойств арматуры;
  • Общего расхода источника тепла;
  • Количестваимеющихся сопротивлений на расчетном участке.

Здесь нужно иметь в виду, что способность пропускать, давленческие перепады и крепления определяются для клапанов по отдельности. Именно по этим характеристикам вычисляются коэффициенты попадания источника тепла в каждый стояк, а затем в радиаторы.

Отсутствие гидравлической увязки в отопительной системе может привести к тому, что в некоторых помещениях будет очень сложно достичь нужной температуры.

Сопротивление гидравлики в основном циркуляционном кольце равно сумме потерь местных систем, первичного контура, теплообменника и теплогенератора.

Гидравлический расчет системы отопления (видео)

Выполняя гидравлический расчет, вы делаете отопительную систему более совершенной, правильно подбирая ее параметры таким образом, чтобы в любую погоду, при любых нагрузках расход источника тепла не превышал заданные нормы.


Добавить комментарий

видео-инструкция как рассчитать своими руками, номограмма, цена, фото

Что представляет собой гидравлический расчет системы отопления? Какие величины нуждаются в подсчетах? Наконец, главное: как рассчитать их, не располагая точными значениями гидравлического сопротивления всех участков, отопительных приборов и элементов запорной арматуры? Давайте разбираться.

Проектирование отопления начинается с вычислений.

Что рассчитываем

Для любой системы отопления важнейший параметр – ее тепловая мощность.

Она определяется:

  • Температурой теплоносителя.
  • Тепловой мощностью отопительных приборов.

Заметьте: в документации последний параметр указывается для фиксированной дельты температур между температурой теплоносителя и воздухом в отапливаемом помещении в 70 С.
Уменьшение дельты температур вдвое приведет к двукратному уменьшению тепловой мощности.

Методы вычисления тепловой мощности мы пока оставим за кадром: им посвящено достаточно тематических материалов.

Однако для того, чтобы обеспечить перенос тепла от трассы или котла к отопительным приборам, важны еще два параметра:

  1. Внутреннее сечение трубопровода, привязанное к его диаметру.

У разных типов труб наружный и внутренний диаметр соотносятся по-разному.

  1. Скорость потока в этом трубопроводе.

В автономной отопительной системе с принудительной циркуляцией важно знать еще пару значений:

  1. Гидравлическое сопротивление контура. Расчет гидравлического сопротивления системы отопления позволит определить требования к напору, создаваемому циркуляционным насосом.
  2. Расход теплоносителя через контур, определяющийся производительностью циркуляционного насоса отопительной системы при соответствующем напоре.

Проблемы

Как говорят в Одессе, «их есть».

Для того, чтобы вычислить полное гидравлическое сопротивление контура, нужно учесть:

  • Сопротивление прямых участков труб. Оно определяется их материалом, внутренним диаметром, скоростью потока и степенью шероховатости стенок.

Эта номограмма для гидравлического расчета систем отопления позволяет определить потерю напора для разных диаметров и значений расхода.

  • Сопротивление каждого поворота и перехода диаметра.
  • Сопротивление каждого элемента запорной арматуры.
  • Сопротивление всех отопительных приборов.
  • Сопротивление теплообменника котла.

Собрать воедино все необходимые данные явно станет проблемой даже в самой простой схеме.

Что делать?

Формулы

К счастью, для автономной отопительной системы гидравлический расчет отопления может быть выполнен с приемлемой точностью и без углубления в дебри.

Скорость потока

С нижней стороны ее ограничивает рост перепада температур между подачей и обраткой, а заодно и повышенная вероятность завоздушивания. Быстрый поток вытеснит воздух из перемычек к автоматическому воздухоотводчику; медленный же с этой задачей не справится.

С другой стороны, слишком быстрый поток неизбежно породит гидравлические шумы. Элементы запорной арматуры и повороты розлива станут источником раздражающего гула.

Шум в системе отопления едва ли порадует вас ночью.

Для отопления диапазон приемлемой скорости потока берется от 0,6 до 1,5 м/с; при этом подсчет прочих параметров обычно выполняется для значения 1 м/с.

Диаметр

Его при известной тепловой мощности проще всего подобрать по таблице.

Внутренний диаметр трубы, мм Тепловой поток, Вт при Dt = 20С
Скорость 0,6 м/с Скорость 0,8 м/с Скорость 1 м/с
8 2453 3270 4088
10 3832 5109 6387
12 5518 7358 9197
15 8622 11496 14370
20 15328 20438 25547
25 23950 31934 39917
32 39240 52320 65401
40 61313 81751 102188
50 95802 127735 168669

Напор

В упрощенном варианте он рассчитывается по формуле H=(R*I*Z)/10000.

В ней:

  • H – искомое значение напора в метрах.
  • I – потеря напора в трубе, Па/м. Для прямого участка трубы расчетного диаметра он принимает значение в диапазоне 100-150.
  • Z – дополнительный компенсационный коэффициент, который зависит от наличия в контуре дополнительного оборудования.
Элементы контура Значение коэффициента
Арматура и фитинги 1,3
Термостатические головки и клапаны 1,7
Смеситель с трех- или двухходовым клапаном 1,2

На фото – смесительный узел для отопления.

Если в системе присутствует несколько элементов из списка, соответствующие коэффициенты перемножаются. Так, для системы с шаровыми вентилями, резьбовыми фитингами для труб и термостатом, регулирующим проходимость розлива, Z=1,3*1,7=2,21.

Производительность

Инструкция по расчету своими руками производительности насоса тоже не отличается сложностью.

Производительность вычисляется по формуле G=Q/(1,163*Dt), в которой:

  • G – производительность в м3/час.
  • Q -тепловая мощность контура в киловаттах.
  • Dt – разница температур между подающим и обратным трубопроводами.

Пример

Давайте приведем пример гидравлического расчета системы отопления для следующих условий:

  • Дельта температур между подающим и обратным трубопроводом равна стандартным 20 градусам.
  • Тепловая мощность котла – 16 КВт.
  • Общая длина розлива однотрубной ленинградки – 50 метров. Отопительные приборы подключены параллельно розливу. Термостаты, разрывающие розлив, и вторичные контуры со смесителями отсутствуют.

Итак, приступим.

Минимальный внутренний диаметр согласно приведенной выше таблице равен 20 миллиметрам при скорости потока не менее 0,8 м/с.

Полезно: современные циркуляционные насосы часто имеют ступенчатую или, что удобнее, плавную регулировку производительности.
В последнем случае цена устройства несколько выше.

Насос KSB Rio-Eco Z с плавной регулировкой.

Оптимальный напор для нашего случая будет равен (50*150+1,3)/10000=0,975 м. Собственно, в большинстве случаев параметр не нуждается в расчете. Перепад в системе отопления многоквартирного дома, обеспечивающий в ней циркуляцию – всего 2 метра; именно таково минимальное значение напора абсолютного большинства насосов с мокрым ротором.

Производительность вычисляется как G=16/(1,163*20)=0,69 м3/час.

Заключение

Надеемся, что приведенные методики расчетов помогут читателю вычислить параметры собственной отопительной системы, не забираясь в дебри сложных формул и справочных данных. Как всегда, прикрепленное видео предложит дополнительную информацию. Успехов!

4. Гидравлический расчёт системы отопления

Задача гидравлического расчёта состоит в выборе диаметров труб и в определение потерь давления в них. По результатам гидравлического расчёта производят выбор смесительного насоса. Выбор диаметров проводят из условия поддержания оптимальных скоростей в трубопроводах. Для стальных труб оптимальной считается скорость 0,3 – 0,5 м/с, для полимерных 0,5 – 0,7 м/с. Минимальная скорость движения воды из условия удаления воздуха составляет

0,1 м/с – вертикальные трубопроводы, 0,25 м/с – горизонтальные трубопроводы. Максимальная скорость движения воды из условия бесшумной работы равна 1,5 м/с.

После размещения на планах здания нагревательных приборов, стояков, поквартирных веток, подающих и обратных магистралей, выполняют пространственную (аксонометрическую) схему системы отопления. Для точного учёта местных сопротивлений на схеме необходимо указать все изгибы труб, запорно-регулирующую арматуру, устройства для удаления воздуха и спуска воды, приборы учёта теплоты или учёта расхода воды и т. д.

Схема системы отопления выполняется в масштабе 1 : 100 в соответствии с требованиями, предъявляемыми к графической части проекта [10]. На схеме выбирают главное циркуляционное кольцо. В насосной водяной системе отопления главное циркуляционное кольцо – это кольцо через наиболее удалённый от теплового пункта стояк и нагруженный прибор первого этажа. Все остальные кольца являются второстепенными. Главное циркуляционное кольцо разбивают на расчетные участки. Расчётный участок – это участок трубопровода одного диаметра с неизменным расходом теплоносителя. На схеме следует проставить нумерацию участков по ходу движения теплоносителя, указать длину lуч м, и тепловую нагрузку Qуч Вт.

Гидравлический расчет проводят по методу удельных потерь давления. Потери давления на участке , Па, определяются по формуле:

, (7)

где λ ‑ коэффициент гидравлического трения;

ν ‑ скорость движения воды на расчетном участке трубопровода, м/сек;

ρ ‑ плотность воды, кг/м3;

d – внутренний диаметр расчетного участка трубопровода, мм;

l – длина участка трубопровода, м;

‑сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Расчёт проводят с использованием таблиц гидравлического расчёта: для стальных труб по приложению 6 [1], металлополимерных [8], полипропиленовых [9], а формулу (21) записывают в виде:

=(8)

где R – удельная потеря на трение, Па/м;

Z – потери давления в местных сопротивлениях, Па.

При гидравлическом расчете водяной системы отопления потери давления в местных сопротивлениях допускается определять по выражению

Z = 500·· ν². (9)

Исходной величиной для выбора диаметров труб и выполнения гидравлического расчёта является расход воды на участке Gуч, кг/час, определяемый по формуле:

, (10)

где Qуч – тепловая нагрузка участка, определяемая по расчётной схеме, Вт.

Остальные составляющие формулы те же, что и в формуле (5).

По значению расхода воды на участке Gуч, кг/час, по таблице или номограмме для гидравлического расчёта систем отопления, для стальных труб приложение II, таблица II.1 [12], для полимерных [8,9], ориентируясь на допустимые скорости движения воды назначают минимальный диаметр трубопровода d, мм, и выписывают соответствующие значения удельной потери давления на трение

R, Па/м, и скорость движения воды ν, м/сек. Аналогично определяют диаметры остальных участков и заносят в таблицу 2.

Виды местных сопротивлений на каждом расчётном участке определяют по схеме (запорная арматура, фасонные части – переходы, отводы, тройники, изгибы труб, теплосчётчики, отопительные приборы и т. д.). Для каждого вида местного сопротивления численное значение выбирают из таблиц, прилагаемых к таблицам гидравлического расчета трубопроводов, и затем суммируют Σζ для расчётного участка. Местное сопротивление ζ, принадлежащее двум смежным участкам (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом теплоносителя.

Потери давления в квартирном узле ввода (теплосчётчик, запорно-регулирующая арматура) принимаются ΔΡ = 15 кПа; в автоматическом термостатическом клапане RА-N у нагревательного прибора ΔΡ = 10 кПа.

Расчёт второстепенных циркуляционных колец системы проводят исходя из расчёта главного – основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки параллельно соединенные с участками основного – главного кольца.

Таблица 2 – Гидравлический расчёт

Nрасчётного участка

Тепловая нагрузка участка Qуч , Вт

Расход воды на участке Gуч , кг/ч

Длина расчетного участка l, м

Диаметр трубы d, мм

Скорость ν, м/с

Удельные потери давления R, Па/м

Произведение Rl,

Па

Сумма коэффициентов Σζ

Потери давления в местных сопротивле — ниях Z, Па

Потери давления на участке Rl+Z, Па

Примечание

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Главное циркуляционное кольцо

Итого: ΣΔΡуч=Σ(Rl+Z)=ΔΡсо

Второстепенное циркуляционное кольцо

Итого: ΔΡi=Σ(Rl+Z)

Расхождение (невязка) в расчётных потерях давления на параллельно соединённых участках (без учёта общих участков) допустимо при тупиковом движении воды в магистралях до 15%. При невязке превышающей нормативное значение прибегают к установке балансировочных клапанов у основания стояков. Невязку определяют по выражению:

Невязка = , (11)

где Pi+1глав , ∆Pi ‑ потери давления в сравниваемых кольцах без учёта потерь давления на общих участках, Па.

главные цели и задачи выполнения данного действия. Как сделать гидравлический расчет системы отопления

Если вы считаете, что понять устройство гидрострелки может только специалист с техническим образованием, то вы ошибаетесь. В данной статье мы в доступной форме объясним назначение

Калькулятор для расчета гидравлических параметров при работе долот. марта 2018

АО «Бурсервис» с гордостью представляет приложение BSHydraulic. Приложение создано для того, чтобы облегчить жизнь работников нефтегазовой индустрии. Скачать приложение для Android:  Приложение BSHydraulic предназначено для проведения гидравлического расчёта долота с целью оптимизации технологического процесса бурения и промывки скважины. Оно будет полезно, в первую очередь, инженерно-техническим сотрудникам, находящимся непосредственно на объекте оказания услуг. Приложение позволяет производить расчеты по подбору промывочных насадок, определяет скорость струи промывочной жидкости, перепад давления и гидравлическую мощность на долоте, и другие расчеты. Данные задаются и рассчитываются как в метрической системе, так и в английской. Программа бесплатная и доступна для установки всем желающим.

Поиск по тегам

  • Показать все 8
  • LC фильтр 1
  • PCB (печатная плата) 5
  • Return Loss (возвратные потери) 1
  • RF / РЧ 6
  • VSWR / КСВН / КСВ (коэффициент стоячей волны по напряжению) 1
  • Баттерворт 1
  • Волновое сопротивление 4
  • Емкость 1
  • Импеданс 5
  • Индуктивность 1
  • Калькулятор 8
  • КБВ (коэффициент бегущей волны) 1
  • Коаксиальный кабель 1
  • Коэффициент отражения 1
  • Микрополосковая линия 4
  • Относительная диэлектрическая проницаемость 5
  • Отраженная волна 1
  • Падающая волна 1
  • Печатная дорожка 5
  • Погонная емкость 2
  • Погонная задержка 2
  • Погонная индуктивность 2
  • Полоса задерживания 1
  • Полоса пропускания 1
  • ПФ (полосовой фильтр) 1
  • РФ (режекторный фильтр) 1
  • СВЧ 4
  • Сила тока 1
  • Согласование импеданса 1
  • ФВЧ (фильтр верхних частот) 1
  • Фильтр 1
  • Фильтр Баттерворта 1
  • ФНЧ (фильтр нижних частот) 1
  • Чебышев 1
  • Электрический ток 1

Расчет гидравлического сопротивления и его роль

Любая трубопроводная коммуникация имеет не только прямолинейные участки, но и повороты, ответвления, для создания которых используются различные фитинги. А для регулирования потока рабочей среды устанавливается запорная арматура. Всё это создаёт сопротивление, поэтому очень важно перед тем, как приступать к монтажу трубопровода, необходимо выполнить ряд расчётов, в том числе определить гидравлическое сопротивление. Это позволит в будущем сократить теплопотери и, соответственно, избежать лишних энергозатрат.

Гидравлический расчёт выполняется с целью:

  • Вычисления потерь давления на конкретных отрезках системы отопления;
  • Определения оптимального диаметра трубопровода с учётом рекомендованной скорости перемещения рабочего потока;
  • Расчёта тепловых потерь и величины наименьшего давления в трубопроводе;
  • Правильного выполнения увязки параллельно расположенных гидравлических ветвей и закреплённой на ней запорной арматуры.

Во время движения по замкнутому контуру рабочему потоку приходится преодолевать определённое гидравлическое сопротивление. Причём с увеличением его значения, должна увеличиваться мощность насоса. Только правильные расчёты помогут выбрать оптимальный вариант насоса. Нет смысла покупать слишком мощное оборудования для трубопроводов с низким гидравлическим сопротивлением, ведь, чем больше мощность, тем выше энергозатраты.

А если мощность будет, наоборот, недостаточной, то насосное оборудование не сможет обеспечить достаточный напор теплоносителя, что приведёт к увеличению тепловых потерь.

Гидравлический расчет однотрубной и двухтрубной системы отопления с формулами, таблицами и примерами

Экономичность теплового комфорта в доме обеспечивают расчет гидравлики, её качественный монтаж и правильная эксплуатация. Главные компоненты отопительной системы — источник тепла (котёл), тепловая магистраль (трубы) и приборы теплоотдачи (радиаторы). Для эффективного теплоснабжения необходимо сохранить первоначальные параметры системы при любых нагрузках независимо от времени года.

Перед началом гидравлических расчётов выполняют:

  • Сбор и обработку информации по объекту с целью:
    • определения количества требуемого тепла;
    • выбора схемы отопления.
  • Тепловой расчёт системы отопления с обоснованием:
    • объёмов тепловой энергии;
    • нагрузок;
    • теплопотерь.

Если водяное отопление признаётся оптимальным вариантом, выполняется гидравлический расчёт.

Для расчёта гидравлики с помощью программ требуется знакомство с теорией и законами сопротивления. Если приведенные ниже формулы покажутся вам сложными для понимания, можно выбрать параметры, которые мы предлагаем в каждой из программ.

Расчёты проводились в программе Excel. Готовый результат можно посмотреть в конце инструкции.

Гидравлический расчет 2-трубной системы отопления

  • Гидравлический расчет отопительной системы с учетом трубопроводов
  • Пример гидравлического расчета двухтрубной гравитационной системы отопления

Для чего нужен гидравлический расчет двухтрубной системы отопления Каждое здание индивидуально. В связи с этим отопление с определением количества тепла будет индивидуальным. Сделать это можно при помощи гидравлического расчета, при этом облегчить задачу может программа и таблица расчета.

Расчет системы отопления дома начинают с выбора топлива, исходя из учета потребностей и особенностей инфраструктуры местности, где расположен дом.

Цель гидравлического расчета, программа и таблица которого есть в сети, заключается в следующем:

  • определение количества нагревательных приборов, которые необходимы;
  • подсчет диаметра и количества трубопроводов;
  • определение возможной потери отопления.

Все подсчеты должны производиться по схеме отопления со всеми элементами, которые входят в систему. Подобная схема и таблица должны быть предварительно составлены. Для проведения гидравлического расчета понадобится программа, аксонометрическая таблица и формулы.

Двухтрубная система отопления частного дома с нижней разводкой.

За расчетный объект принимается более нагруженное кольцо трубопровода, после чего определяется необходимое сечение трубопровода, возможные потери давления всего контура отопления, оптимальная площадь поверхности радиаторов.

Проведение подобного расчета, для чего используется таблица и программа, может создать четкую картину с распределением всех сопротивлений в контуре отопления, которые существуют, а также позволяет получить точные параметры температурного режима, расхода воды в каждой части отопления.

Гидравлический расчет в результате должен выстроить наиболее оптимальный план отопления собственного дома. Не нужно полагаться исключительно на свою интуицию. Таблица и программа расчета упростят процесс.

Элементы, которые нужны:

Понятие гидравлического расчета

Определяющим фактором технологического развития систем отопления стала обычная экономия на энергоноситель. Стремление сэкономить заставляет тщательней подходить к проектированию, выбору материалов, способов монтажа и эксплуатации отопления для жилища.

Поэтому, если вы решили создать уникальную и в первую очередь экономную систему отопления для своей квартиры или дома, тогда рекомендуем ознакомится с правила расчета и проектирования.

Перед тем как дать определение гидравлического расчёта системы, нужно ясно и четко понимать, что индивидуальная система отопления квартиры и дома расположена условно на порядок выше относительно центральной системы отопления большого здания.

Персональная отопительная система базируется на принципиально ином подходе к понятиям тепла и энергоресурса.

Суть гидравлического расчета заключается в том, что расход теплоносителя не задаются заранее с существенным приближением к реальным параметрам, а определяются путем увязки диаметров трубопровода с параметрами давления во всех кольцах системы

Достаточно провести тривиальное сравнение этих систем по следующим параметрам.

  1. Центральная отопительная система (котельня-дом-квартира) основывается на стандартных типах энергоносителя – уголь, газ. В автономной системе можно использовать практический любое вещество, которое имеет высокую удельную теплоту сгорания, или же комбинацию из нескольких жидких, твёрдых, гранулированных материалов.
  2. ЦОС построена на обычных элементах: металлические трубы, “топорные” батареи, запорная арматура. Индивидуальная же система отопления позволяет комбинировать самые разные элементы: многосекционные радиаторы с хорошей теплоотдачей, высокотехнологичные термостаты, разные виды труб (ПВХ и медные), краны, заглушки, фитинги и конечно собственные более экономичные котлы, циркуляционные насосы.
  3. Если зайти в квартиру типичного панельного дома, построенного лет 20-40 назад, видим что система отопления сводиться к наличию 7-секционной батареи под окном в каждой комнате квартиры плюс вертикальную трубу через весь дом (стояк), с помощью которой можно “общаться” с соседями сверху/снизу. То ли дело автономная система отопления (АСО) – позволяет строить систему любой сложности с учётом индивидуальных пожеланий жильцов квартиры.
  4. В отличи от ЦОС, отдельная система отопления учитывает достаточно внушительный список параметров, которые влияют на передачу, расход энергии и утери теплоты. Температурный режим окружающей среды, требуемый диапазон температуры в помещениях, площадь и объём помещения, количество окон и дверей, назначение помещений и т.д.

Таким образом, гидравлический расчет системы отопления (ГРСО) – это условный набор вычисляемых характеристик отопительной системы, который предоставляет исчерпывающую информацию о таких параметрах, как диаметр труб, количество радиаторов и клапанов.

Данный тип радиаторов устанавливался в большинстве панельных домов на постсоветском пространстве. Экономия на материалах и отсутствие конструкторской идеи “на лицо”

ГРСО позволяет правильно выбрать водно-кольцевой насос (отопительного котла) для транспортировки горячей воды к конечным элементам системы отопления (радиаторам) и, в конечном результате, иметь максимально уравновешенную систему, что напрямую влияет на финансовые вложения в части отопления жилища.

Еще один тип отопительного радиатора для ЦОС. Это более универсальное изделие, которое может иметь любое количество рёбер. Так можно увеличить или уменьшить площадь теплообмена

Как рассчитать диаметр газовой трубы

Газопроводная труба рассчитывается несколько иначе, чем водопроводная. Здесь основополагающими значениями являются:

  • скорость и давление газа;
  • длина трубы с потерями давления на фитинги;
  • падение давления в допустимых пределах.

Расчет диаметра газовой трубы можно провести по формуле:

где di – внутренний диаметр трубопровода, м;

V´ – объемный расход сжатого воздуха, м³/с;

L – длина трубопровода с поправками на фитинги, м;

Δp – допустимое падение давления, бар;

pmax – верхнее давление компрессора, бар.

Таким образом, при выборе диаметра трубы важным параметром является пропускная способность, которая зависит от сечения и внутреннего размера магистрали. Поэтому нужно обязательно соизмерять такие данные, как допустимое давление, толщина стенок, внутренний диаметр трубы, свойства теплоносителя или газа.

А как вы подбираете размер трубопровода? Расскажите, по каким параметрам вы считали трубы для собственного дома?

Экспертиза – инженер-сметчик

Спросить эксперта

Расчет диаметра трубопровода по расходу воды в трубе, по расходу газа — версия для печати

Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?

Что нам дает гидравлический расчет?

  1. Потери носителя тепла и давления в самой системе.
  2. Необходимый диаметр труб на самых ответственных участках магистрали. В этом случае необходимо учесть то, каковыми являются требуемые и материально целесообразные скорости перемещения теплоносителя.
  3. Гидроувязка всех ветвей отопительной системы. При этом для того, чтобы сбалансировать систему в различных режимах функционирования, необходимо использовать упомянутую ранее арматуру регулировки.
  4. Утеря давления на прочих отрезках магистрали.

Важная информация! Во время проектирования и установки обогревательной системы самым трудоемким и ответственным этапом работы считается именно гидравлический расчет.

Но до того как произвести гидравлический расчет системы отопления, нужно предварительно выполнить целый ряд процедур.

Что такое гидрострелка для отопления

В сложных разветвленных отопительных системах даже насосы завышенной мощности не смогут соответствовать разным параметрам и условиям работы системы. Это негативно скажется на функционировании котла и сроке службы дорогостоящего оборудования. Помимо этого, каждый из подключенных контуров имеет свой собственный напор и производительность. Это приводит к тому, что одновременно слаженно вся система работать не может.

Даже если каждый контур снабдить своим собственным циркуляционным насосом, который будет отвечать параметрам заданной магистрали, то проблема только усугубится. Вся система станет разбалансированной, потому что параметры каждого контура будут существенно различаться.

Чтобы решить проблему, котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур должен забирать из коллектора ровно столько, сколько нужно. В данном случае коллектор выполняет функции разделителя гидросистем. Именно для того, чтобы выделить из общего контура «малый котловой» поток и нужен гидроразделитель. Второе его название гидравлическая стрелка (ГС) или гидрострелка.

Такое название прибор получил за то, что он так же, как и железнодорожная стрелка, может разделять потоки теплоносителя и направлять их в нужный контур. Это прямоугольный или круглый резервуар с заглушками с торцов. Он подключается к котлу и коллектору и имеет несколько врезанных патрубков.

Принцип работы гидравлического разделителя

Поток теплоносителя проходит гидравлический разделитель для отопления со скоростью 0,1-0,2 метра в секунду, а насос котла разгоняет воду до 0,7-0,9 метров. Скорость водяного потока гасится за счет изменения направления движения и объема проходящей жидкости. При этом теплопотери в системе будут минимальные.

Принцип работы гидравлической стрелки заключается в том, что ламинарное движение водяного потока практически не вызывает гидравлического сопротивления внутри корпуса. Это способствует сохранению скорости потока и уменьшению теплопотерь. Такая буферная зона разделяет потребительскую цепь и котел. Это способствует автономной работе каждого насоса без нарушения гидравлического равновесия.

Режимы работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления имеет 3 режима работы:

  1. В первом режиме гидроразделитель в системе отопления создает условия равновесия. То есть расход контура котла не отличается от общего расхода всех контуров, которые подключены к гидрострелке и коллектору. При этом теплоноситель не задерживается в приборе и движется через него по горизонтали. Температура теплового носителя на патрубках подачи и отведения одинаковая. Это довольно редкий режим работы, при котором гидрострелка не влияет на работу системы.
  2. Иногда встречается ситуация, когда расход на всех контурах превышает производительность котла. Такое бывает при максимальном расходе жидкости всеми контурами сразу. То есть спрос на тепловой носитель превысил возможности котлового контура. Это не приведет к остановке или разбалансировке системы, потому что в гидрострелке сформируется вертикальный восходящий поток, который обеспечит подмес горячего теплоносителя из малого контура.
  3. В третьем режиме термострелка на отопление работает чаще всего. При этом расход нагретой жидкости в малом контуре выше, чем суммарный расход на коллекторе. То есть спрос во всех контурах ниже, чем предложение. Это также не приведет к разбалансировке системы, потому что в приборе образуется вертикальный нисходящий поток, который обеспечит сброс избыточного объема жидкости в обратку.

Дополнительные возможности гидрострелки

Описанный выше принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления позволяет прибору реализовать и другие возможности:

После попадания в корпус разделителя скорость потока снижается, это приводит к оседанию нерастворимых примесей, которые содержатся в теплоносителе. Для слива скопившегося осадка в нижней части гидрострелки устанавливают кран. Благодаря снижению скорости потолка из жидкости выделяются пузырьки газа, которые выводятся из прибора через автоматический воздухоотводчик, установленный в верхней части. По сути, он выполняет функции дополнительного сепаратора в системе

Особенно важно удалять газ на выходе из котла, ведь при нагревании жидкости до высоких температур газообразование повышается. Гидроразделитель очень важен в системах с чугунными котлами. Если такой котел подключить напрямую к коллектору, то попадание холодной воды в теплообменник приведет к образованию трещин и выходу оборудования из строя.

Гидравлический расчет системы отопления: пример, сопротивление отопительных приборов

Гидравлический расчет системы отопления

Централизованный тип постепенно уступает место автономной системе отопления. Многие принимают решение обогревать помещения собственными силами, желая создать идеальное сочетание экономичности, тепла и комфорта. Именно поэтому особую актуальность приобретает гидравлический расчет системы отопления.

На начальном этапе предстоят финансовые траты. Однако новейшее отопительное оборудование обладает инновационным подходом к процессу регулирования подачи тепла по сравнению со старым, поэтому вложенные деньги быстро окупаются. Но такую гармонию могут обеспечить лишь системы, созданные по всем правилам. Они смогут профессионально преодолеть возникающее гидравлическое сопротивление.

Для чего делается расчет

Вычисления производят в первую очередь для того, чтобы определить такие характеристики циркуляционного насоса, как производительность и напор, которые позволят системе отопления работать с наибольшей эффективностью.

Конечно, какую-то циркуляцию в контуре создаст любой насос, даже самый маломощный, но насколько экономичной будет такая схема? Часто бывает так, что и котел исправно работает и радиаторов в доме достаточно, но они не греют из-за слабой циркуляции в системе.

Чтобы контуры отопления работали в полную силу, необходимо, чтобы насос преодолел гидравлическое сопротивление элементов системы потоку воды в трубах, а также потери давления. Но и насос большей мощности, чем нужно, также приведет к нежелательным эффектам. Кроме повышенного расхода электроэнергии, превышение давления плохо скажется на долговечности соединений, а увеличение скорости продвижения теплоносителя приведет к возникновению шумов.

Правильно рассчитанное гидравлическое сопротивление и качественная регулирующая арматура – наиболее эффективное сочетание.

Соблюдение ключевых условий обеспечивают следующие факторы:

  • снабжение отопительных приборов должно осуществляться в достаточном объеме для идеального баланса в помещении при температурных колебаниях воздуха снаружи и в жилище;
  • минимизация затрат на эксплуатацию, чтобы преодолеть системное гидравлическое сопротивление;
  • снижение капитальных затрат во время прокладки отопления.

Что учитывается в расчете?

Перед тем как начинать вычисления, следует выполнить ряд графиче

ских действий (часто для этого применяется специальная программа). Гидравлический расчет предполагает определение показателя баланса тепла помещения, в котором происходит отопительный процесс.

Для расчета системы рассматривается самый протяженный контур отопления, включающий наибольшее количество приборов, фитингов, регулирующей и запорной арматуры и наибольший перепад давления по высоте. В расчете участвуют такие величины:

  • материал трубопроводов;
  • суммарная длина всех участков трубы;
  • диаметр трубопровода;
  • изгибы трубопровода;
  • сопротивление фитингов, арматуры и отопительных приборов;
  • наличие байпасов;
  • текучесть теплоносителя.

Чтобы учесть все эти параметры существуют специализированные компьютерные программы, как пример — «НТП Трубопровод», «Oventrop CO», HERZ С.О. версии 3.5. или множество их аналогов, облегчающие специалистам производство расчетов.

Они содержат необходимые справочные данные по каждому элементу системы теплоснабжения и позволяет автоматизировать сам расчет. Однако проделать львиную долю работы, определить узловые точки и внести все данные для расчета и особенности схемы трубопровода придется пользователю. Для удобства целесообразно постепенно заполнять заранее созданную форму в MS excel.

Сделать верные расчеты в части преодоления сопротивления – это самый трудоемкий, но нео

бходимый шаг при проектировании отопительных систем водяного типа.

Выбор радиаторов и длины участков трубопровода

Необходимо определиться с видом устройств для отопления и проставить места их расположение на плане помещения. Далее должно быть принято решение об итоговой конфигурации отопительной системы, вида трубопровода (однотрубный или двухтрубный), арматуры для запора и регулирования (клапана, регуляторы, вентили, датчики давления, расхода и температуры).

Затем на вычерченной схеме указывается номер тепловых нагрузок и точная длина участков, для которых производится расчет. В заключении определяется «циркулирующее кольцо». Оно представляет собой контур замкнутого вида, который включает в себя все последовательные трубопроводные участки, на которых ожидается повышенный расход носителя тепла на расстоянии от источника, излучающего теплоэнергию, до самого дальнего прибора отопления (при двухконтурной системе) или до приборной ветки (при однотрубной системе) и назад к отопительному механизму.

Нюансы

При гидравлическом расчете с помощью компьютера excel – не единственная, хоть и наиболее простая. Для данного вида подсчетов разработаны специализированные программы, с которыми работать значительно проще.

В роли расчетного трубопровода обычно выступает участок, имеющий неизменный расход носителя тепла и постоянный диаметр. Так будет проще получить правильные данные. Он определяется по тепловому балансу помещения.

Нумерация участков должна происходить от теплового источника. Чтобы обозначить узловые точки на трубопроводе, который осуществляет подачу, в местах ответвлений применяют буквы алфавита. На магистралях сборного типа в соответствующих узлах их обозначают штрихами (пример хорошо это иллюстрирует).

Узловые точки на ответвлениях приборных веток обозначаются арабскими цифрами. Каждая соответствует номеру этажа, если применяется система горизонтального типа, или номеру ветки-стояка с приборами, если речь идет о вертикальной системе. В номер всегда входят две цифры – начало и конец участка. Длина трубопроводных участков определяется по плану, который вычерчивается в масштабе. Точность составляет 0,1 м.

Расчет однотрубной системы отопления рекомендуется проводить при одинаковых (постоянных) или различных (переменных) перепадах температуры воды в стояках методом характеристик сопротивления. При этом следует применять верхнюю разводку, при которой обеспечивается движение воды к отопительному прибору «сверху-вниз».

Скачать пример гидравлического расчета

Тепло и его влияние на гидравлические системы

Что такое тепло?

Тепло — это форма энергии, связанная с движением атомов или молекул в твердых телах и способная передаваться через твердые и жидкие среды посредством теплопроводности, через жидкие среды посредством конвекции и через пустое пространство посредством излучения.

Для использования в гидравлических системах нам необходимо перевести приведенное выше определение в более работоспособное утверждение, которое поможет нам лучше понять физику этого явления, называемого теплом.Что-то вроде «Каждый раз, когда жидкость течет от высокого давления к более низкому давлению, не производя механической работы, выделяется тепло».

Причины тепловыделения
  • Ограничение или дросселирование потока
    • Использование регуляторов потока, пропорциональных, редуцирующих, разгрузочных, редукционных / разгрузочных, противовесных и сервоклапанов — все это создает перепад давления для выполнения своей работы.
  • Чрезмерная скорость потока
    • Неправильный выбор размеров проводников для жидкости может вызвать выделение тепла.Например, для трубы с наружным диаметром ½ дюйма при расходе 10 галлонов в минуту выделяется тепло со скоростью около 25 БТЕ / фут-час. Удвоение скорости потока до 20 галлонов в минуту увеличивает тепловыделение в 8 раз до примерно 200 БТЕ / фут-ч. Вот несколько практических правил определения скорости гидравлического проводника:
  1. Размер всасывающих линий насоса должен составлять 2–4 фута / сек.
  2. Обратные линии должны быть рассчитаны на 10-15 футов / сек.
  3. Трубопроводы среднего давления (500-2000 фунтов на кв. Дюйм) должны быть рассчитаны на 10-15 футов / сек.
  4. Линии высокого давления (3000-5000 фунтов на квадратный дюйм) должны быть рассчитаны на 20-30 футов / сек.
  • Проскальзывание в насосах
    • По мере износа насосов увеличивается внутренняя утечка или «проскальзывание».В насосах с постоянным рабочим объемом эта утечка перетекает из выпускного отверстия высокого давления обратно через насос во впускное отверстие низкого давления. В насосе с компенсацией давления этот поток вытесняется через слив корпуса. По мере того, как это происходит, жидкость переходит от высокого давления к низкому давлению без выполнения какой-либо механической работы, тем самым создавая тепло.
  • Внутренняя утечка в клапанах
    • По мере износа клапанов в них образуются пути утечки, которые позволяют маслу высокого давления просачиваться в порт низкого давления, создавая тепло.
  • Аккумуляторы газовые
    • Пульсирующие аккумуляторы могут создавать высокое давление на стороне газа. Это тепло может передаваться обратно в масло, повышая температуру и создавая горячую точку в вашей гидравлической системе.
  • Безрегенеративное высвобождение потенциальной энергии
    • Когда груз поднимается гидравлически, потенциальная энергия сохраняется в грузе. Снятие нагрузки обычно связано с нерегенеративным дросселированием, в результате которого выделяется тепло.
Воздействие тепла на систему

Тепло оказывает вредное воздействие на компоненты гидравлической системы. Но самое пагубное воздействие тепла — это разрушение масла. Для оптимальной работы температура масла должна поддерживаться на уровне 120 ° F, и никогда не должна превышать 150 ° F. При высоких температурах окисление масла ускоряется. Это окисление сокращает срок службы жидкости за счет образования кислот и шлама, которые разъедают металлические детали.Эти кислоты и ил забивают отверстия клапанов и вызывают быстрый износ движущихся компонентов. Химические свойства многих гидравлических жидкостей могут резко измениться из-за повторяющихся циклов нагрева / охлаждения до экстремальных температур. Такое изменение или выход из строя гидравлической среды может быть чрезвычайно опасным для гидравлических компонентов, особенно для насосного оборудования. Еще один эффект тепла — снижение вязкости масла и его способность эффективно смазывать движущиеся части насоса и связанного с ним гидравлического оборудования.

Полезные тепловые расчеты
  • л.с. =
  • лошадиных сил
  • GPM = галлонов в минуту
  • PSI = фунтов на квадратный дюйм
    • л.с. = галлонов в минуту x фунт / кв. Дюйм / 1714
    • 1 л.с. = 2545 x БТЕ / час
    • л.с. x 746 = кВт
    • кВт x 3413 = БТЕ / час
    • кВт x 1341 = HP
Отвод тепла от стального резервуара

л.с. (тепло) = 0,001 x T x A

A = площадь водоема в кв.футов. Площадь дна резервуара может использоваться в расчетах только в том случае, если резервуар находится на высоте 6,0 дюймов от земли.

T = разница в градусах Фаренгейта между температурой окружающего воздуха и температурой масла внутри бака.

Рекомендации по снижению тепловыделения
  • Разгрузка насоса в периоды, когда давление не требуется
    • Это может быть достигнуто путем добавления электромагнитного клапана сброса давления на насосах с фиксированным рабочим объемом и электромагнитного клапана управления на насосах с компенсацией давления.Это удалит компонент высокого давления из приведенного выше определения.
  • Используйте самый большой резервуар, который подходит для вашего применения.
    • Чтобы получить максимальную площадь поверхности или охлаждающую способность резервуара, примите во внимание приведенные выше расчеты.
  • Установите основной сброс системы на минимальное значение, при котором работа будет продолжаться.
    • Эта настройка обычно на 200–250 фунтов на квадратный дюйм выше максимального давления, необходимого в системе для выполнения работы.
  • Разместите резервуар в таком месте, где он будет иметь доступ к наибольшему потоку воздуха.
    • Закрывая резервуар, вы значительно уменьшаете его способность излучать тепло и в некоторых случаях может вызвать преждевременный перегрев системы.
  • Установить или спроектировать теплообменники в системе, которые помогут отвести лишнее тепло.
  • Теплообменники могут использоваться для отвода избыточного тепла в гидравлической системе.При реализации теплообменников необходимо учитывать множество переменных. Эмпирические правила выбора теплообменника следующие:
    • Простой контур с минимальным количеством клапанов — 25%
    • Простая схема с цилиндрами — 28%
    • Простой контур с жидкостными двигателями — 31%
    • Гидростатические трансмиссии — 35-40%
    • Сервосистемы — 60-75%
    • Системы перекачки жидкости низкого давления — 15%

Умножьте входную мощность (л.с. двигателя) на указанный выше процент, который наилучшим образом описывает параметры системы.Например, если ваша система представляет собой простую схему с жидкостными двигателями и имеет входную мощность электродвигателя 30 л.с.: 30 л.с. X 0,31 = 9,3 л.с.

Бак должен рассеивать не менее 9,3 лошадиных сил, иначе система перегреется. Еще одно правило, о котором следует помнить, — если давление в вашей системе выше 1000 фунтов на квадратный дюйм, а ваш резервуар рассчитан на 3-кратную или меньшую производительность насоса, вам понадобится теплообменник.

Заключение

Тепловые характеристики гидравлической системы имеют гораздо больше аспектов, чем предполагалось в этой статье.Обладая этой информацией, вы сможете принимать обоснованные решения при работе с существующей системой или новой конструкцией для борьбы с тепловыделением. Имея эту информацию, вы также должны чувствовать себя комфортно, позвонив специалисту, чтобы обсудить способы минимизировать перегрев, который может возникнуть в вашей системе. В случае сомнений проконсультируйтесь со своим местным специалистом по гидроэнергетике

.

Примечание : «Технические советы», предлагаемые Flodraulic Group или ее компаниями, представлены как удобство для тех, кто может их использовать, и не представлены в качестве альтернативы формальному обучению гидроэнергетике или профессиональной помощи в проектировании систем.

Как рассчитать количество тепла, рассеиваемого в гидроагрегатах

В гидроагрегатах система с насосом проталкивает гидравлическое масло под давлением внутрь сервомеханизмов и поршней. Таким образом, масло увеличивает свою температуру и требует охлаждения для сохранения своих характеристик и надлежащих условий эксплуатации.

Чтобы обеспечить подходящее охлаждение гидравлического масла на гидроэлектростанциях, в Tempco мы устанавливаем партию пластинчатых теплообменников .

Как рассчитать количество тепла, отводимого от контура гидравлического масла?

Прежде всего, гидравлическое масло должно иметь подходящую температуру от 40 до 50 ° C , чтобы правильно питать насосы, цилиндры и гидравлические двигатели. Затем рассчитывается рассеиваемое тепловое тепло с учетом мощности электродвигателя насоса , который обеспечивает циркуляцию под давлением смазочного масла внутри гидравлического оборудования.Это действительно элемент, который передает тепловую энергию гидравлическому маслу.

Точное количество получается путем расчета 30 или 40%, максимум 50% мощности двигателя насоса . Это будет количество тепловой энергии, которая будет рассеиваться из гидравлического масла, чтобы охладить его и поддерживать его при правильной температуре для сохранения его функций.

Это эмпирический метод, поскольку необходимо учитывать и другие факторы, такие как производительность и эффективность насоса и электродвигателя .Но обычно этот метод используется, чтобы просто определить количество тепловой мощности, рассеиваемой гидравлическим маслом. Например, если у нас есть насос с двигателем мощностью 100 кВт, количество тепловой энергии, которую необходимо удалить из гидравлического масляного контура, составляет от 30 до 50 кВт.

Есть еще один важный фактор, который следует учитывать, это вязкость масла , и мы скоро посвятим этой важной теме еще одно видео.

Система водяного отопления — Процедура проектирования

Проектирование системы водяного отопления может осуществляться в соответствии с процедурой, указанной ниже:

  1. Рассчитать теплопотери в помещениях
  2. Рассчитать мощность котла
  3. Выбрать нагревательные элементы
  4. Выбрать тип, размер и режим работы циркуляционного насоса
  5. Составить схему трубопровода и рассчитать размеры труб
  6. Расчет расширительного бака
  7. Расчет предохранительных клапанов

1.Расчет потерь тепла

Рассчитайте потери тепла при передаче через стены, окна, двери, потолки, полы и т. Д. Кроме того, необходимо рассчитать потери тепла, вызванные вентиляцией и проникновением наружного воздуха.

2. Мощность котла

Мощность котла может быть выражена как

B = H (1 + x) (1)

, где

B = мощность котла (кВт)

H = общие тепловые потери (кВт)

x = запас на нагрев — обычно используются значения в диапазоне 0.От 1 до 0,2

Подходящий котел необходимо выбрать из производственной документации.

3. Выбор комнатных обогревателей

Номинальные характеристики радиаторов и комнатных обогревателей можно рассчитать как

R = H (1 + x) (2)

, где

R = рейтинг обогреватели в помещении (Вт)

H = потери тепла из помещения (Вт)

x = запас на обогрев помещения — общие значения в диапазоне 0.От 1 до 0,2

Нагреватели с правильными характеристиками должны быть выбраны из производственной документации.

4. Калибровка насосов

Производительность циркуляционных насосов может быть рассчитана как

Q = H / (h 1 — h 2 ) ρ (3)

где

Q = объем воды (м 3 / с)

H = общие тепловые потери (кВт)

ч 1 = энтальпия потока воды (кДж / кг) (4 .204 кДж / кг. o C при 5 o C, 4,219 кДж / кг. o C при 100 o C )

h 2 = энтальпия возвратной воды (кДж / кг)

ρ = плотность воды на насосе (кг ( 3) можно приблизить к

Q = H / 4.185 (t 1 -t 2 ) (3b)

где

t 1 = температура подачи ( o C)

t

t = температура возврата ( o C)

Для циркуляционных систем с низким давлением — LPHW напор от 10 до 60 кН / м 2 и сопротивление трения основной трубы от 80 до 250 Н / м 2 на метр труба обычная.

Для циркуляционных систем с высоким давлением — HPHW напор от 60 до 250 кН / м 2 и сопротивление трению основной трубы от 100 до 300 Н / м 2 на м трубы.


Циркуляционная сила в гравитационной системе может быть рассчитана как

p = hg (ρ 1 — ρ 2 ) (4)

где

p = давление циркуляции в наличии (Н / м 2 )

h = высота между центром котла и центром радиатора (м)

g = ускорение свободного падения = 9.81 (м / с 2 )

ρ 1 = плотность воды при температуре подачи (кг / м 3 )

ρ 2 = плотность воды при температуре возврата (кг / м 3 )

5. Определение размеров труб

Полная потеря давления в системе трубопроводов горячей воды может быть выражена как

p t = p 1 + p 2 (5)

где

p t = общая потеря давления в системе (Н / м 2 )

p 1 8 902 потеря давления из-за трения (Н / м 2 )

p 2 = незначительная потеря давления из-за фитингов (Н / м 2 )

м В качестве альтернативы основная потеря давления из-за трения может быть выражена как

p 1 = il (6)

, где

i = сопротивление трения основной трубы на длину трубы (Н / м 2 на метр трубы)

l = длина трубы (м)

Значения сопротивления трению для фактических труб и объемных расходов могут быть получены из специальных таблиц, составленных для труб или трубок.

Незначительные потери давления из-за фитингов, таких как изгибы, колена, клапаны и т.п., могут быть рассчитаны как:

p 2 = ξ 1/2 ρ v 2 (7)

или как выражается как «напор»

h потери = ξ v 2 /2 g (7b)

где

ξ = незначительный коэффициент потерь

94
= потеря давления (Па (Н / м 2 ), psi (фунт / фут 2 ))

ρ = плотность (кг / м 3 , снарядов / фут 3 )

v = скорость потока (м / с, фут / с)

ч потеря = потеря напора (м, фут)

г = ускорение свободного падения ( 9.81 м / с 2 , 32,17 фут / с 2 )

6. Расширительный бак

Когда жидкость нагревается, она расширяется. Расширение воды, нагретой от 7 o C до 100 o C , составляет приблизительно 4% . Чтобы избежать расширения, создающего давление в системе, превышающее расчетное давление, обычно расширяющуюся жидкость направляют в резервуар — открытый или закрытый.

Открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак применим только для систем горячего водоснабжения низкого давления — LPHW.Давление ограничено самым высоким расположением бака.

Объем открытого расширительного бачка должен быть вдвое больше предполагаемого объема расширения в системе. Приведенная ниже формула может использоваться для системы горячего водоснабжения, нагретой от 7 o C до 100 o C (4%):

V t = 2 0,04 V w (8 )

где

V т = объем расширительного бака (м 3 )

V w = объем воды в системе (м 3 )

Закрытый расширительный бак

В закрытом расширительном баке давление в системе частично поддерживается сжатым воздухом.Объем расширительного бачка можно выразить как:

V t = V e p w / (p w — p i ) (8b)

где

V т = объем расширительного бака (м 3 )

V e = объем, на который увеличивается содержание воды (м 3 ) 9225 0 p w = абсолютное давление резервуара при рабочей температуре — рабочая система (кН / м 2 )

p i = абсолютное давление холодного резервуара при заполнении — нерабочая система ( кН / м 2 )

Расширяющийся объем может быть выражен как:

V e = V w i — ρ w ) / ρ w (8c)

где

V w = объем воды в системе (м 3 )

= плотность холодной воды при температуре наполнения (кг / м 3 )

ρ w = плотность воды при рабочей температуре (кг / м 3 )

Рабочее давление системы — p w — должно быть таким, чтобы рабочее давление в наивысшей точке системы соответствовало температуре кипения на 10 o C выше рабочей температуры.

p w = рабочее давление в наивысшей точке

+ разница статического давления между наивысшей точкой и резервуаром

+/- давление насоса (+/- в зависимости от положения насоса)

Настройки предохранительного клапана = давление в системе + 15 кН / м 2

Чтобы предотвратить утечку из-за ударов в системе, обычно настройка составляет не менее 240 кН / м 2 .

Как выбрать гидравлический охладитель — FluidPower.Pro

В этой статье я показываю свое видение того, как:

  • определить значение тепла, которое необходимо отклонить из системы;
  • рассчитайте и выберите подходящий размер кулера.

… и приведу пример расчета и выбора кулера.

Что такое кулер и что такое теплообменник?

Гидравлический охладитель относится к типу теплообменников. Но что такое теплообменник? Лучшее определение теплообменника:

Теплообменник — это устройство, передающее тепло между двумя жидкостями.

Простое предложение, но очень хорошее описание, потому что текучими средами могут быть масло, воздух, вода и т. Д., И поскольку передаваемое тепло может использоваться для охлаждения или нагрева.

В гидравлических системах используются два самых популярных типа теплообменников:

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник

Этот тип имеет лучшее соотношение эффективности / надежности и разработан как для охлаждения, так и для нагрева, и очень хорошо подходит для жидкостей с низкой вязкостью.Пары пластин можно снимать по отдельности для обслуживания, очистки или замены. Еще одним преимуществом пластинчатых теплообменников является их низкая начальная стоимость, а также простота и дешевизна в эксплуатации.

Вентилятор радиатора (с воздушным охлаждением)

Вентилятор радиатора (с воздушным охлаждением)

Этот тип — единственный вариант, когда вода недоступна или дорога для доставки. Из преимуществ: низкие затраты на обслуживание и эксплуатацию и единственный вариант охлаждения масла в мобильных приложениях.

Теория выбора кулера

Тепловой баланс

Выбор теплообменника начинается с расчета тепла, вырабатываемого гидравлической системой, которое необходимо отводить охладителю.Правильная оценка этого значения может сохранить баланс тепла в гидравлической системе и предотвратить как переохлаждение, так и перегрев гидравлической системы. Это позволяет гидравлическим компонентам работать в идеальных условиях температуры / вязкости с максимальной производительностью, что делает гидравлическую систему надежной и эффективной.

Итак, вопрос №1: откуда берется тепло в гидросистеме ?

Короткий ответ — потери давления:

  • Трение между жидкостью и стенкой трубы передает часть энергии теплу, и поэтому давление в трубе падает.
  • Кавитация во всех гидравлических компонентах (насосы, клапаны, арматура и т. Д.) Из-за преобразования кинетической энергии генерирует большое количество тепла в гидравлической системе. Считайте все компоненты гидравлических систем отверстиями, перепад давления на которых равен выделяемому теплу.

Колено на цилиндре выделяет тепло

Вот хороший пример: взгляните на инфракрасное изображение справа — простое колено у цилиндра генерирует тепло из-за кавитации, вызвавшей быстрое изменение направления потока.

Следующий вопрос , как оценить необходимое тепло, которое необходимо отклонить ?

Это действительно хороший вопрос, потому что не существует специальной формулы для вычисления точного значения. Как вы понимаете, тепло генерируется абсолютно всеми компонентами системы, и даже если вы попытаетесь вычислить основные части, это может занять некоторое время … Поэтому мы обычно берем следующие значения только из исторического опыта:

20-25% входной мощности для замкнутых систем.

25-30% входной мощности для разомкнутых систем.

Например, у нас есть гидравлическая система как с разомкнутым, так и с замкнутым контуром. Мощность, необходимая для разомкнутого контура, составляет 90 л.с., а мощность, необходимая для разомкнутого контура, составляет 80 л.с. В этом случае мы можем предположить генерируемое и необходимое для отвода тепло около 45..47 л.с.:

Другой метод получения тепла за счет теплотворной способности системы является более точным и идеальным для сложных систем, в которых открытые и закрытые контуры смешаны, но требует большего количества входов.Идея заключается в расчете разницы между входной и выходной мощностью. Вся потраченная впустую энергия превращается в тепло, ценность, которую мы как раз и ищем. Пару слов об этом методе.

Расчет любой гидравлической системы начинается с технического задания, в котором показаны требуемые характеристики функций: скорость / усилие для цилиндра или об / мин / крутящий момент для двигателей. Эти данные являются хорошей отправной точкой для оценки требуемой выходной мощности системы для наихудшего сценария: когда одновременно работают максимальные функции.

Следующие шаги — это расчеты потребляемой мощности, которая должна подаваться от электродвигателя или дизельного двигателя к насосам, с использованием общей эффективности всех компонентов в контурах, таких как насосы, двигатели, и с использованием перепада давления на клапанах или потерь давления в шлангах. и др. Подробный расчет гидравлической системы я предоставлю в следующих статьях.

В своих проектах я обычно выполняю расчеты обоими этими методами и беру наивысшее значение требуемой теплоты отбраковки для выбора кулера.

Это самый простой способ расчета отклоненного тепла для поддержания теплового баланса в системе. На самом деле существует множество других факторов, таких как температура окружающей среды и передача тепла через поверхности компонентов (например, гидравлический бак), которые влияют на тепловой баланс. А вот для штатной гидросистемы так глубоко копаться в расчетах не требуется.

Оценка расхода через охладитель

Следующим шагом является выбор места в системе, где должен быть установлен охладитель, и оценка расхода в этом месте.

Три самых популярных места для установки теплообменника:

  • в обратной линии, между коллектором обратного коллектора и баком. Это место наиболее популярно для систем с открытым контуром. Чтобы оценить поток через охладитель, во-первых, вам необходимо вычислить поток для всех функций, которые могут работать одновременно, а затем вычесть поток дренажа, рассчитанный по компонентам через их объемную эффективность.
  • в дренажной линии между коллектором дренажного коллектора корпуса и баком.Наиболее популярны для систем с замкнутым контуром. Чтобы оценить поток через охладитель, вам необходимо вычислить дренажный поток, рассчитанный для всех компонентов через их объемный КПД.
  • как отдельный контур с дополнительной фильтрацией на выходе. Может использоваться как для разомкнутых, так и для замкнутых систем. Чтобы оценить проточный охладитель, сначала необходимо получить значение отклоненного тепла. Далее, используя схемы производителей, выберите поток от кулера. И, наконец, выберите размер насоса контура охладителя, чтобы обеспечить необходимый поток через охладитель.
Регулировка отклоненного тепла для использования кривых поставщика

Каждое приложение имеет определенные условия, и производители кулеров не могут обеспечить характеристики для всех из них. Поэтому в каталогах производителей кулеров вы можете найти диаграммы / кривые для каждого кулера в определенных условиях, в которых он был протестирован. Например, кулеры AKG протестировали и опубликовали кривые на основе:

  • Вязкость масла: 50 SUS
  • Разница температур на входе (ETD): 100 ° F

Другой пример: кулеры Emmegi протестированы и опубликованы кривые на основе:

  • Вязкость масла: 16 сСт SUS
  • Разница температур на входе (ETD): 50 ° F

Здесь разница температур на входе (ETD) — это разница между температурой масла на входе и температурой воздуха на входе в охладитель.Конечно, ваши условия будут другими, и для использования диаграммы поставщика вам необходимо рассчитать «желаемый» ETD для вашей системы. Ваш «Желаемый» ETD — это разница между максимальной температурой окружающей среды (в худшем случае), при которой ваша система будет работать, и максимальной желаемой температурой масла на входе.

Например, для Техаса я обычно использую 115 ° F, для Аляски — 70 ° F для максимальной температуры окружающей среды (если заказчик не предоставляет предпочтительное значение).

Вам необходимо самостоятельно оценить ожидаемую максимальную желаемую температуру масла на входе.Для дренажной линии она может достигать 176 ° F, для возвратных линий — около 160 ° F, но, опять же, это зависит от области применения.

Как только вы узнаете свое «желаемое» значение ETD, вы можете скорректировать отклоняемую мощность и использовать это значение в кривых производителя. Вы можете найти формулу в каталоге каждого поставщика для скорректированной отклоненной мощности:

Предварительно выберите кулер.

Как только вы получите два значения: проточный охладитель и отрегулированное тепло, вы можете использовать кривые поставщика для предварительного выбора охладителя.Попробуйте найти модель кулера ближе к середине кривой.

Проверка падения давления на охладителе

Это очень важный шаг, поэтому предыдущий шаг был назван «предварительным».

Важно проверить падение давления на охладителе, потому что в некоторых случаях вы можете повредить гидравлические компоненты, если давление будет слишком высоким. Например, если охладитель в дренажной линии корпуса и перепад давления на нем более 50 фунтов на квадратный дюйм, вы можете разрушить подшипники в некоторых насосах или двигателях (вам необходимо проверить максимально доступное давление в корпусе для них в каталоге).Другая проблема — это противодавление, которое может создать охладитель, если его поместить в обратную линию. В обоих этих случаях перепускной клапан, встроенный в охладитель, не спасет систему от избыточного давления, поскольку он проходит только через небольшую часть потока. Не забывайте, давление открытия — это величина, когда клапан только начинает открываться с очень маленьким поперечным сечением для потока. В моей практике был случай, когда охладитель с срабатыванием перепускного клапана 20 фунтов на квадратный дюйм поднимал противодавление до 90 фунтов на квадратный дюйм при холодном пуске и до 45 фунтов на квадратный дюйм при нормальной рабочей температуре, и это неприменимо.

Не знаю почему, но по некоторым причинам некоторые производители публиковали диаграммы производительности кулера при очень низкой вязкости, не реалистичной для реальной эксплуатации. Вот почему падение давления на кривой выглядит так красиво.

Кривая поправочного коэффициента охладителя AKG

Также по каким-то странным причинам в последних каталогах AKG нет информации о перепаде давления в кулере в зависимости от расхода. Итак, я использую старые каталоги для той же модели кулера (что неправильно, потому что модифицированный кулер и новейший могут иметь разные характеристики).Emmegi продолжает предоставлять эту полезную информацию в своих каталогах.

Итак, чтобы получить фактическое падение давления на охладителе, вам необходимо использовать поправочный коэффициент, который зависит от вязкости масла в вашем применении. (Вы можете использовать онлайн-конвертер, если вязкость или температура отличаются от единиц в каталоге поставщиков).

Это был последний шаг, и если вас устраивает перепад давления на выбранном вами кулере, вы можете продолжить, если нет — попробуйте проверить другую модель или марку кулера.

Фактически AKG TS предоставляет онлайн-инструмент для выбора кулеров, который вы можете найти по ссылке:

http://78.94.222.53:18000/cl1/

Пример выбора кулера

Пример ниже — это реальный расчет для реального модуля (Blender Trailer), который сейчас работает где-то на севере Техаса.

Техническое задание
  • Мобильная установка предназначена для работы в местах с максимальной средней температурой окружающей среды: 45 ° C = 113 ° F
  • Используемое масло: ISO VG46
  • Входная мощность системы: 120 л.с.
  • Гидравлическая система содержит только замкнутые контуры
  • Охладитель находится в сливной линии, где расчетный расход составляет прибл.42 галлона в минуту
  • Наибольшая ожидаемая температура масла на входе в сливную линию: 80 ° C = 176 ° F
  • Охладитель должен иметь электрический привод, 24 В постоянного тока
Шаг 1. Расчет тепла необходимо отклонить

Во-первых, я предполагаю, что в худшем случае тепло может быть произведено на 25% от входной мощности (как для систем с замкнутым контуром):

Шаг 2. Определите желаемый ETD

Шаг 3. Расчет скорректированного отклоненного тепла

Скорректированная HP для выбора кулера при 100 ° F ETD (для кулеров AKG):

Скорректированная HP для выбора кулера при ETD 50 ° F (для кулеров Emmegi):

Шаг 4.Предварительный подбор кулера

Выберем кулер серии DCS от AKG. Как видно из приведенных ниже кривых производительности, лучшим выбором является модель DCS-60:

.

AKG DCS Кривые охладителя

Проверка веса кулера (111 фунтов), максимального рабочего давления (250 фунтов на кв. Дюйм), тока электродвигателя (2x10A = 20A), размеров, стоимости и т. Д.

Выберем кулер серии DC от Emmegi. Как видно из приведенных ниже кривых производительности, хорошим выбором являются модели HPV-36 и SBV-6:

.

Кривые охладителя Emmegi DC

Для этого расчета я выбрал модель SBV-6, потому что оба кулера AKG DCS-60 и Emmegi SBV-6 похожи друг на друга, имеют одинаковые габариты и почти одинаковую цену.Так что это хороший выбор для будущего сравнения.

Проверка веса охладителя (82 фунта), максимального рабочего давления (280 фунтов на кв. Дюйм), тока электродвигателя (2 × 10,4 А = 20,8 А), размеров, стоимости и т. Д.

Шаг 5. Проверка перепада давления на обоих охладителях

Из приведенной выше кривой охладителя серии DCS-60 для расхода 42 галлона в минуту я получил прибл. Падение давления 22 фунта на квадратный дюйм. Но это перепад давления — это результаты испытаний масла с вязкостью 50 SUS. Для нашего масла ISO VG46 при рабочей температуре 40 ° C расчетная вязкость 212 SUS.Давайте выясним поправочный коэффициент для наших условий по кривой в каталоге AKG:

Кривая поправочного коэффициента охладителя AKG

Итак, поправочный коэффициент равен 3, следовательно, реальный перепад давления на охладителе будет 22 PSI × 3 = 66 PSI.

Давайте проверим Emmegi SBV-6. Из приведенной выше кривой я получил падение давления около 7 фунтов на квадратный дюйм для масла с вязкостью 16 сСт при расходе 42 галлона в минуту. Теперь нам нужно получить поправочный коэффициент, которого нет в каталоге Emmegi. Но вам повезло, меня сделали запрос к Emmegi, и их технический специалист предоставил мне приблизительную кривую, которую мы можем использовать для расчета:

Кривая поправочного коэффициента охладителя Emmegi

Итак, поправочный коэффициент равен 2.3, поэтому реальный перепад давления в охладителе составляет 7 фунтов на квадратный дюйм × 2,3 = 16 фунтов на квадратный дюйм

В результате мой окончательный выбор — Emmegi SBV-6, потому что:

  • Охладитель Emmegi обеспечивает гораздо меньший перепад давления при расчетном расходе (что хорошо для дренажной линии)
  • Вес кулера Emmegi на 25% легче аналога AKG (что критично для мобильного приложения)
  • Остальные критерии (ток электродвигателя, габариты, стоимость и т. Д.) Аналогичны.

Легко? Ах да, но есть нюансы…

Термогидравлическая модель трубы на основе динамических уравнений для систем централизованного теплоснабжения и охлаждения

Основные моменты

Эффективная имитационная модель для труб централизованного отопления и охлаждения.

Справляется с сильно изменяющимся массовым расходом и температурным профилем.

Хорошее соответствие между симуляциями и различными измерениями.

Время моделирования существенно сократилось.

Реферат

Для моделирования и оптимизации сетей централизованного теплоснабжения и охлаждения требуются эффективные и реалистичные модели отдельных элементов сети для правильного представления потерь или прироста тепла, распространения температуры и перепадов давления.Из-за более поздних тепловых сетей, включающих децентрализованные источники тепла и холода, системе часто приходится иметь дело с переменными температурами и массовым расходом, причем реверсирование потока происходит чаще. В данной статье представлен математический вывод и программная реализация в Modelica термогидравлической модели тепловых сетей, отвечающей указанным выше требованиям, и ее сравнение как с экспериментальными данными, так и с широко используемой моделью. Было обнаружено хорошее соответствие между экспериментальными данными из контролируемой испытательной установки и моделирования с использованием представленной модели.По сравнению с данными измерений в реальной сети централизованного теплоснабжения, результаты моделирования привели к большей ошибке, чем в контролируемой испытательной установке, но общая тенденция по-прежнему близка, и модель дает результаты, аналогичные результатам модели трубы из стандарта Modelica Standard. Библиотека. Однако представленная модель имитирует от 1,7 (для небольшого количества объемов) до 68 (для сильно дискретизированных труб) раз быстрее, чем обычная модель для реалистичного тестового примера. Рабочая реализация представленной модели находится в открытом доступе в библиотеке IBPSA Modelica.Модель является надежной в том смысле, что размер сетки и временной шаг не нужно адаптировать к расходу, как это имеет место в моделях конечного объема.

Ключевые слова

Централизованное теплоснабжение и охлаждение

Тепловые потери

Динамическая термогидравлическая модель

Modelica

Централизованные энергосистемы

Моделирование

Тепловая сеть

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2017 Автор с). Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые артикулы

Ссылки на статьи

Гидравлический расчет системы отопления

Сегодня мы разберем, как произвести гидравлический расчет системы отопления. Действительно, и по сей день распространяется практика проектирования систем отопления по прихоти. Это в корне неправильный подход: без предварительного расчета мы поднимаем планку материалоемкости, провоцируем ненормальные режимы работы и теряем возможность добиться максимальной эффективности.

Цели и задачи гидравлического расчета

С инженерной точки зрения система жидкостного отопления представляет собой довольно сложный комплекс, включающий устройства для выработки тепла, его транспортировки и отвода в отапливаемых помещениях. Идеальным режимом работы гидравлической системы отопления считается такой, при котором теплоноситель максимально поглощает тепло от источника и передает его в атмосферу помещения без потерь при движении. Конечно, такая задача кажется совершенно недостижимой, но более продуманный подход позволяет прогнозировать поведение системы в различных условиях и максимально приближенных к эталонным.Это основная цель проектирования систем отопления, наиболее важной частью которых по праву считается гидравлический расчет.

Практические цели гидравлического проектирования:

  1. Понять, с какой скоростью и в каком объеме движется теплоноситель. каждый узел системы.
  2. Определить, какое влияние изменение режима работы каждого устройства оказывает на весь комплекс в целом.
  3. Установить, какой мощности и рабочих характеристик отдельных агрегатов и устройств будет достаточно, чтобы система отопления выполняла свои функции без значительного удорожания и с обеспечением неоправданно высокого запаса прочности.
  4. В конечном итоге — для обеспечения строго дозированного распределения тепловой энергии в различных зонах нагрева и обеспечения того, чтобы это распределение поддерживалось с высокой стабильностью.

Можно сказать больше: без хотя бы базовых расчетов невозможно добиться приемлемой стабильности и длительного использования оборудования. Моделирование работы гидросистемы, по сути, является основой, на которой строятся все дальнейшие разработки.

Типы систем отопления

Инженерные задачи такого рода осложняются большим разнообразием систем отопления, как в плане масштаба и конфигурации.Существует несколько типов тепловых развязок, каждая из которых имеет свои законы:

1. Двухтрубные тупиковые системы а — наиболее распространенный вариант устройства, хорошо подходящий для организации как центрального, так и индивидуального контуров отопления.

Двухтрубная тупиковая система отопления

2. Однотрубная система или «Ленинградка» считается лучшим вариантом для строительства жилых тепловых комплексов тепловой мощностью до 30-35 кВт.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: 1 — отопительный котел; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — кран Маевского; 5 — расширительный бачок; 6 — циркуляционный насос; 7 — сток

3. Двухтрубная система проходного типа — наиболее материалоемкий вид развязки контуров отопления, характеризующийся наивысшей известной стабильностью работы и качеством распределения теплоносителя.

Двухтрубная сопряженная система отопления (петля Тихельмана)

4. Схема расположения балок во многом аналогична двухтрубной системе, но при этом все органы управления системой размещены в одной точке — к сборка коллектора.

Контур радиационного отопления: 1 — котел; 2 — расширительный бачок; 3 — подающий коллектор; 4 — радиаторы отопления; 5 — обратный коллектор; 6 — циркуляционный насос

Перед тем, как перейти к прикладной части расчетов, следует сделать несколько важных оговорок.Прежде всего, вам нужно понять, что ключ к хорошему расчету лежит в понимании принципов работы жидкостных систем на интуитивном уровне. Без этого рассмотрение каждого отдельного решения превращается в переплетение сложных математических расчетов. Вторая — это практическая невозможность представить в одном обзоре больше, чем базовые концепции; Для более подробных пояснений лучше обратиться к такой литературе по расчету систем отопления:

  • В. Пырков «Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения.Теория и практика »2-е издание, 2010 г.
  • Р. Яушовец« Гидравлика — сердце водяного отопления ».
  • Руководство по гидравлике котельной от De Dietrich.
  • А. Савельев «Отопление дома. Расчет и установка систем ».

Определение расхода и скорости движения теплоносителя

Самый известный метод расчета гидросистем основан на данных теплотехнического расчета, который определяет скорость восполнения тепловых потерь в каждом помещении и, соответственно тепловая мощность установленных в них радиаторов.На первый взгляд все просто: получаем суммарное значение тепловой мощности и затем дозируем расход теплоносителя на каждый нагревательный прибор. Для большего удобства заранее построен аксонометрический эскиз гидросистемы, который аннотирован необходимыми показателями мощности радиаторов или контуров водяного теплого пола.

Аксонометрическая схема системы отопления

Переход от теплотехники Гидравлический расчет осуществляется путем введения понятия массового расхода, то есть определенной массы теплоносителя, подаваемой на каждую секцию отопительного контура.Массовый расход — это отношение необходимой тепловой мощности к произведению удельной теплоемкости теплоносителя на разность температур в подающем и обратном трубопроводах. Таким образом, на эскизе системы отопления отмечаются ключевые точки, для которых указан номинальный массовый расход. Для удобства параллельно определяется объемный расход с учетом плотности используемого теплоносителя.

G = Q / (c (t 2 — t 1 ))

  • G — расход теплоносителя, кг / с
  • Q — необходимая тепловая мощность, Вт
  • c — удельная теплоемкость теплоносителя, для воды принимается 4200 Дж / (кг ° C)
  • ? T = (t 2 — t 1 ) — разница температур между подающей и обратной, ° С

Логика здесь проста : чтобы доставить необходимое количество тепла к радиатору, необходимо сначала определить объем или массу теплоносителя с заданной теплоемкостью, проходящего по трубопроводу в единицу времени.Для этого требуется определить скорость движения теплоносителя в контуре, которая равна отношению объемного расхода к площади поперечного сечения внутреннего прохода трубы. Если скорость рассчитывается относительно массового расхода, то значение плотности теплоносителя необходимо добавить в знаменатель:

V = G / (? F)

  • V — скорость движения теплоносителя, м / с
  • G — расход теплоносителя, кг / с
  • ? — плотность теплоносителя, для воды можно принять 1000 кг / м. 3
  • f — площадь поперечного сечения трубы, находится по формуле? R 2 , где r — внутренний диаметр трубы, разделенной пополам

Данные о расходе и скорости необходимы для определения номинального размера разделительных труб, а также расхода и напора циркуляционных насосов.Устройства с принудительной циркуляцией должны создавать избыточное давление, чтобы преодолевать гидродинамическое сопротивление трубопроводов и запорной и регулирующей арматуры. Наибольшую трудность представляет гидравлический расчет систем с естественной (гравитационной) циркуляцией, для которых необходимое избыточное давление рассчитывается по скорости и степени объемного расширения нагретого теплоносителя.

Потери напора и давления

Для идеальных моделей достаточно расчета параметров в соответствии с описанными выше соотношениями.В реальной жизни и объемный расход, и скорость теплоносителя всегда будут отличаться от расчетных в разных точках системы. Причина тому — гидродинамическое сопротивление движению теплоносителя. Это связано с рядом факторов:

  1. Силы трения теплоносителя о стенки трубы.
  2. Местные сопротивления потоку, создаваемые фитингами, кранами, фильтрами, термостатическими клапанами и другой арматурой.
  3. Наличие ответвления соединительного и ответвительного типов.
  4. Турбулентные завихрения в углах, сужения, расширения и т. Д.

Проблема определения перепада давления и скорости в различных частях системы по праву считается наиболее сложной; лежит в области расчетов гидродинамических сред. Таким образом, силы трения жидкости о внутренние поверхности трубы описываются логарифмической функцией, которая учитывает шероховатость материала и кинематическую вязкость.Расчеты турбулентных вихрей еще более сложны: малейшее изменение профиля и формы канала делает каждую ситуацию уникальной. Для облегчения расчетов введены два эталонных коэффициента:

  1. Kvs — характеризующий пропускную способность труб, радиаторов, сепараторов и других участков, близких к линейным.
  2. TO мс — определение местного сопротивления в различной арматуре.

Эти факторы указывают производители труб, клапанов, клапанов, фильтров для каждого отдельного продукта.Использовать коэффициенты довольно просто: для определения потери напора км умножается на отношение квадрата скорости движения теплоносителя к удвоенному значению ускорения свободного падения:

? Ч мс. = K мс (V 2 / 2g) или ? P мс = K мс (? V 2 /2)

  • ? H мс — потеря напора на локальном сопротивления, м
  • ? p мс — потеря давления на местных сопротивлениях, Па
  • TO мс — коэффициент местного сопротивления
  • g — ускорение свободного падения, 9.8 м / с 2
  • ? — плотность теплоносителя, для воды 1000 кг / м3 3

Потери напора на линейных участках — это отношение пропускной способности канала к известному коэффициенту пропускной способности, и результат деления должен быть увеличен до второго мощность:

P = (G / Kvs) 2

  • P — потеря напора, бар
  • G — фактический расход теплоносителя, м 3 / час
  • Kvs — пропускная способность, м 3 / час

Предварительная балансировка системы

Важнейшей конечной целью гидравлического расчета системы отопления является расчет таких значений пропускной способности, при которых строго дозируется количество теплоносителя с определенной температурой. поступает в каждую часть каждого отопительного контура, что обеспечивает нормированное тепловыделение на нагревательных устройствах.Эта задача только на первый взгляд кажется сложной. Фактически, балансировка осуществляется с помощью регулирующих клапанов ограничения потока. Для каждой модели клапана указаны как коэффициент Kvs для полностью открытого положения, так и кривая коэффициента Kv для различных степеней открытия регулирующего штока. Изменяя пропускную способность клапанов, которые, как правило, устанавливаются в точках подключения отопительных приборов, можно добиться нужного распределения теплоносителя, а значит, и количества передаваемого им тепла.

Но есть небольшой нюанс: при изменении пропускной способности в одной точке системы изменяется не только реальный расход в рассматриваемом участке. Из-за уменьшения или увеличения расхода баланс во всех других контурах в некоторой степени изменяется. Если взять, например, два радиатора с разной тепловой мощностью, соединенные параллельно встречным движением теплоносителя, то с увеличением пропускной способности устройства, которое является первым в контуре, второй получит меньше теплоносителя за счет к увеличению разницы гидродинамического сопротивления.Напротив, когда расход уменьшается из-за регулирующего клапана, все остальные радиаторы ниже по цепочке будут автоматически получать больший объем охлаждающей жидкости и потребуют дополнительной калибровки. У каждого типа разводки свои принципы балансировки.

Программные системы для расчетов

Очевидно, что ручные расчеты оправданы только для небольших систем отопления с максимум одним или двумя контурами по 4–5 радиаторов в каждом. Более сложные системы отопления с тепловой мощностью более 30 кВт требуют комплексного подхода к расчету гидравлики, который расширяет спектр используемых инструментов далеко за пределы карандаша и листа бумаги.

Danfoss C.O. 3.8

Сегодня существует довольно большое количество программного обеспечения, предоставляемого крупнейшими производителями отопительного оборудования, такими как Valtec, Danfoss или Herz. В таких программных комплексах используется та же методика расчета поведения гидравлики, которая была описана в нашем обзоре. Сначала в визуальном редакторе моделируется точная копия проектируемой системы отопления, для чего указываются данные о теплопроизводительности, типе теплоносителя, длине и высоте отводов труб, использованной арматуре, радиаторах и змеевиках теплого пола.Библиотека программ содержит широкий спектр гидравлических устройств и арматуры; для каждого продукта производитель заранее определил рабочие параметры и базовые коэффициенты. При желании можно добавить сторонние образцы устройств, если им известен требуемый перечень характеристик.

По окончании работы программа дает возможность определить подходящий условный проход трубы, выбрать достаточный расход и давление циркуляционных насосов. Расчет завершается балансировкой системы, при этом при моделировании работы гидравлики учитываются зависимости и влияние изменения пропускной способности одного блока системы на все остальные.Практика показывает, что освоение и использование даже платных программных продуктов оказывается дешевле, чем если бы расчеты доверить подрядным специалистам.

Понимание тепловой нагрузки с маслоохладителями

Маслоохладители поддерживают баланс в гидросистеме
за счет охлаждения
Потребляемая энергия, которую система
не потребляет, помогает продлить срок службы гидравлической системы
и масла, время работы
и эффективность.

Типичные гидравлические системы, состоящие из насосов, гидравлических линий, клапанов и приводов, имеют неэффективность.Даже хорошо спроектированная гидравлическая система будет иметь неэффективность при преобразовании механической энергии в гидравлическую энергию. Эти проблемы, помимо конструктивной и эксплуатационной неэффективности, преобразуют часть входящей энергии в тепло. Если эта тепловая нагрузка не рассеивается, вся система будет перегреваться. Экстремальные температуры вызывают перегрев жидкости, снижение вязкости и, в конечном итоге, нарушение свойств жидкости. Это приводит к повреждению уплотнений, подшипников и чрезмерному износу насосов и других компонентов.В гидравлической системе требуется маслоохладитель подходящего размера, чтобы избежать проблем с нагревом и дорогостоящих простоев из-за сбоя системы.

Маслоохладители поддерживают баланс в гидравлической системе, охлаждая энергозатраты, которые система не потребляет, предпочтительно при идеальной рабочей температуре системы, когда вязкость масла и содержание воздуха соответствуют рекомендуемым значениям.

Различные модели воздухоохладителей масла предназначены для использования с мобильным и промышленным оборудованием, при этом мобильное оборудование в большей степени полагается на двигатели постоянного тока, в то время как в промышленных охладителях обычно используются двигатели переменного тока.Охладители воздушного масла поддерживают температурный баланс для предотвращения таких проблем, как плохие смазывающие свойства, внутренняя утечка, повышенный риск кавитации, повреждение компонентов и т. Д. Перегрев приводит к значительному снижению экономической эффективности и экологичности.

Правильная рабочая температура дает ряд экономических и экологических преимуществ, включая продление срока службы гидравлической системы и масла, увеличение времени работы и сокращение простоев, снижение затрат на обслуживание и ремонт и повышение общей эффективности.

Понимание тепловой нагрузки
Одним из ключевых параметров при проектировании гидравлической системы является понимание и определение тепловой нагрузки. Обычно проектировщики оценивают это, используя практическое правило, согласно которому тепловая нагрузка должна составлять 30% от входной мощности установленной системы. Хотя это не идеальный метод, он является широко распространенной отраслевой практикой, особенно при разработке новой системы, когда истинные потери неизвестны до момента ее создания. Фактическая тепловая нагрузка может быть точно определена в новой или существующей гидравлической системе путем проведения простого теста тепловой нагрузки.

Снимок экрана программы расчета тепловой нагрузки от Parker Hannifin.

Испытание может проводиться на существующей гидравлической системе путем измерения повышения температуры определенного объема жидкости в баке в условиях полной нагрузки в течение измеренного периода времени. Это повышение температуры жидкости преобразуется в тепло, которое необходимо отводить охладителю.

P = (V x ΔT x Cp x ρ) / (Δt x 317,3)
Тепловая нагрузка P = в л.с.
Объем жидкости V = в галлонах
Повышение температуры ΔT = в 0F
Специфический Нагрев Cp = в БТЕ / фунт 0F
Плотность ρ = в фунт / фут3
Время испытания Δt = в мин.
Тепловая нагрузка в лошадиных силах = 1.341 x тепловая нагрузка кВт
Примечание. Тепловыделение за счет излучения гидравлического бака не учитывается в этом расчете.

После определения тепловой нагрузки размер охладителя можно выбрать на основе других параметров, таких как скорость потока жидкости, температура среды, поступающей в охладитель, и желаемая максимальная температура жидкости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *