Система отопления с естественной циркуляцией для частного дома: закрытая схема и однотрубная
Система отопления с естественной циркуляцией на сегодняшний день считается самой простой и популярной среди владельцев квартир и одноэтажных частных домов. Очевидным преимуществом является длительный срок службы: при правильной эксплуатации долговечность достигает 40 лет без необходимости ремонта. Кроме того, есть возможность установить ее своими руками, прибегнув к уже существующим схемам.
Какое топливо удобнее?
В случае если в качестве топлива используется газ, то отопление с естественной циркуляцией основано на принципе отбора воздуха из помещения в открытую горелку и отвода продукта сгорания в вентиляционные ходы. В данном случае для котла понадобится помещение от 4м2 с хорошей вентиляцией (окнами и дверью).
Поэтому такая схема не слишком удобна. Намного чаще применяется закрытая или открытая система водяного отопления с естественной циркуляцией, которую можно провести своими руками.
В многоэтажных домах часто используется однотрубная система. В основном используется схема с замыкающими участками, когда из стояка часть воды идет вверх, часть – вниз, благодаря замыкающему участку, что обеспечивает баланс температур между нижними и верхними этажами. Система работает благодаря разнице в диаметре труб подключения и трубы замыкающего участка (на размер меньше). Двухтрубная система в сравнении с однотрубной – менее компактна и удобна в монтаже.
Недостатки
Во-первых, сокращенный радиус: он составляет не больше 30 м относительно горизонтали. Недостаток вызван такими факторами, как низкое давление циркуляционного типа и медленный старт. Последний обусловлен высокой тепловой ёмкостью жидкости и приведенными силами давления. Второй недостаток — вероятность замерзания воды в расширительном бачке.
Системы отопления с естественной циркуляцией не подходят для площадей более 100 м2: не все пространство будет прогреваться должным образом. Поэтому чаще всего она используется для небольшого одноэтажного дома, дачи.
Схема действия
В состав системы водяного отопления входит котёл (водонагреватель), трубопроводы обратного и подающего типа, а также нагревательное оборудование, расширительный бачок и защитный клапан. Жидкость прогревается до нужной температуры в котле и поднимается в подающий трубопровод и стояки, благодаря расширению.
Оттуда она переходит в нагревательное оборудование – батареи и радиаторы, которым отдаёт часть тепла. Затем обратный трубопровод направляет воду в котёл, где она опять прогревается до заданной температуры. Цикл повторяется, пока система находится в рабочем состоянии.
Важно помнить, что горизонтальные трубы монтируют с уклоном по отношению к движению рабочей среды.
Защитные механизмы
Уклон труб позволяет отводить из системы воздух в сторону расширительного бачка: попадает в атмосферу, не задерживаясь в трубах и не мешая движению воды.
Важна работа защитных механизмов. Так, обратный гравитационный клапан позволяет избежать циркуляции потока воды в неправильном направлении, что очень необходимо двухтрубным и однотрубным системам с верхней разводкой при нескольких контурах.
Использование бака
Расширительный бак выполняет ряд важных функций. Во-первых, создаёт постоянное давление, необходимое для нормальной работы всей системы. Во-вторых, принимает на себя объём воды, увеличивающийся после нагрева. В-третьих, возвращает охлаждённую жидкость в трубопровод.
Процессы в трубопроводах
Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.
Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.
Из законов физики
Предположим, в радиаторах и котле температура жидкости изменяется скачками по центральным осям: верхние части содержат горячую жидкость, а в нижних находится холодная.
Горячая вода отличается меньшей плотностью, что снижает ее вес в сравнении с холодной. В результате система отопления представляет собой два сообщающихся сосуда замкнутых между собой, в которых сверху вниз перемещается жидкость.
Высокий столб, образуемый охладившейся водой с большим весом, по достижению радиаторов выталкивает столб низкий. В результате горячая жидкость подталкивается и возникает циркуляция.
Показатели напора
Для создания циркуляционного напора центры радиаторов ставятся выше центральной части котла. Именно эта высота считается основным фактором напора циркуляции. Уклон труб и «обратки» тоже влияют на данный процесс: благодаря им вода лучше преодолевает сопротивления местного типа.
Увеличение температур
Другой фактор заключается в разнице между плотностью холодной и горячей воды. Отметим следующий факт – отопление с естественной циркуляцией относится к саморегулирующемуся типу. Таким образом, если увеличить температуру нагрева воды, то меняется ее расход и становится выше циркуляционный напор.
Сильный прогрев жидкости в немалой степени способствует более быстрой циркуляции. Но так происходит только в холодном помещении: когда температура воздуха в них достигнет определённой отметки, батареи будут остывать гораздо медленнее.
Плотность, как прогретой в котле, так и уже попавшей в радиаторы воды практически сравняется. Напор снизится, быстрое обращение воды сменится размеренной циркуляцией внутри системы.
Как только температура помещений частного дома вновь опустится до определённого уровня, это послужит сигналом для увеличения напора. Система попытается выровнять температурные условия. Для этого придётся заново запустить процесс быстрой циркуляции. Отсюда и происходит способность к самостоятельной регуляции.
Вкратце правило следующее – одномоментная смена температуры и объёма воды позволяет получить нужную тепловую отдачу от батарей для отопления помещений.
Как результат, поддерживаются комфортные температурные условия.
Куда ставить котёл?
В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений. В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.
Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.
Выбор труб
Сечение труб является одним из решающих факторов для циркуляции: диаметр труб не должен быть максимально большим, но и не должен мешать течение воды. Как правило, для обогрева частного дома необходимо 100 Вт /м2. Тогда для отопления 25 м2 требуется 2500 Вт, т.е. 2,5 кВт. Определенному диаметру трубы соответствует своя тепловая нагрузка. Три основные категории:
- диаметр в ½ дюйма – тепловой эквивалент 5,5 кВт;
- диаметр ¾ дюйма – тепловой эквивалент 14,6 кВт;
- диаметр 1 дюйм – тепловой эквивалент 29,3 кВт.
В данном случае для обогрева одноэтажного дома в 25 м2 нужно использовать самые небольшие трубы диаметром в ½ дюйма. Материалы, из которых изготавливают трубы, могут быть разными: качественная сталь, популярны также трубы из полипропилена.
Система отопления с естественной циркуляцией
Обустраивая отопление небольшого загородного домика или коттеджа, в первую очередь задумываются об экономичности, простоте и максимальной надежности. Чаще других встречается система отопления с естественной циркуляцией, удовлетворяющая всем вышеназванным критериям.
Принудительная циркуляция теплоносителя по трубным магистралям осуществляется посредством работающего насоса, который устанавливается на участке теплотрассы. Благодаря такому взаимодействию обеспечивается постоянное и более быстрое перемещение жидкости. Недостатком становятся затраты на дополнительное оборудование.
Содержание статьи:
Подробнее о естественной циркуляции
Чтобы обустроить отопительную систему с естественной циркуляции, в насосе нет никакой необходимости. Плотность нагретой воды ниже чем у холодной, за счет чего происходит выталкивание одной жидкости другою. Теплоноситель, двигаясь по магистрали, отдает часть тепла радиаторам и постепенно остывает, возвращаясь обратно и вытесняя более теплую и легкую воду в трубы. Цикл повторяется снова.
Данный процесс нельзя будет остановить до тех пор, покуда котел греет. Систему с естественной циркуляцией можно в любой момент времени оснастить насосом и запускать его по мере необходимости для равномерного и быстротечного прогрева помещений.
Вводное видео
Основные плюсы
Одно из достоинств, которыми обладают подобные системы, является экономичность. Затраты на обустройство и обслуживание сводятся к минимуму.
Присутствие насоса повлечет за собой дополнительные траты за электроэнергию. Его отсутствие наоборот даст возможность сэкономить. Такие системы абсолютно бесшумны и не вызывают лишних вибраций.
Среди других преимуществ можно выделить:
- Способность к саморегулированию
- Тепловая устойчивость
- Продолжительный срок безотказной работы – 30 лет
- Высокая ремонтопригодность
Типовая схема
Если рассматривать более подробно контур с естественной циркуляцией теплоносителя, он будет содержать следующий набор элементов:
- Расширительный бачок, который располагают в самой верхней точке
- Отопительные радиаторы
- Трубопровод (двойной, одинарный)
- Котельное оборудование, нагревающее теплоноситель
Сила и скорость, с которыми теплоноситель будет циркулировать по отопительной системе, зависят от веса, объема и плотности горячей жидкости. Немаловажную роль оказывают внутренние поверхности труб, от которых зависит коэффициент сопротивления, и высота расположения отопительных батарей относительно котла.
Особые требования предъявляются к горизонтальным трубопроводам. Они должны иметь обязательный уклон около 5 мм на метр по направлению движения. Только в этом случае остывшая жидкость будет стремиться обратно к котлу.
Необходимо постараться, чтобы на пути теплоносителя было меньше элементов, способных увеличить сопротивление. Многочисленную запорную арматуру, разветвления и изломы приходится компенсировать большим диаметром трубы.
Возможно вас так же заинтересует оригинальный способ отопления производственных помещений
Рассчитываем мощность своими силами
Начиная обустраивать систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, необходимо определить мощность устанавливаемого котла отопления. Провести расчеты можно одним из двух методов:
- По объему
- По площади
Следует сказать, что оба варианта расчета дают приблизительные результаты при идеальных условиях. Если дом не утеплен, необходимо приобретать оборудование с небольшим запасом. В свою очередь для энергосберегающих построек достаточно принять значение мощности 60 Вт на квадрат.
Рассчитываем мощность по объему
Наиболее точным является расчет по объему отапливаемого помещения. Вначале необходимо высчитать данную величину и умножить на 40 Вт. Далее вводятся поправочные коэффициенты:
- Для частного дома, граничащего с улицей сверху и снизу, рекомендуется умножать результат на 1.5
- Если комната располагается около утепленной стены, значение умножается на 1.1, около неутепленной – 1.3
- Для каждой двери, выводящей на улицу, прибавляется 150-200 Вт
- Для каждого окна прибавляется 70-100 Вт в зависимости от его размера
Рассчитываем мощность по площади
Самая простая методика рассчитать мощность котла, который рекомендуется в СНиП – по площади. Предполагается, что на каждые 10 кв. м. необходимо 1 кВт мощности. Таким образом общую площадь дома следует умножать на 0.1.
Необходимо принимать во внимания коэффициенты для различных территориальных районов:
- Крайний Север – 1.5-2
- Средняя полоса – 1.2-1.4
- Южные районы страны – 0.8-0.9
Выбираем схему разводки для систем с естественной циркуляцией
Существует огромное множество схем, согласно которым можно реализовать естественную регуляцию. Но все они делятся на 2 категории:
Двухтрубная схема
Несмотря на более сложный монтажный процесс, распространение получила именно двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Жидкость транспортируется по двум трубам: одна прокладывается вверху и по ней течет разогретая вода, вторая внизу и течет остывшая вода.
Чтоб самостоятельно соорудить простой двухтрубный контур, можно придерживаться следующей инструкции:
- Вначале выбирается место, в котором будет размещаться накопительный агрегат
- Над котлом устанавливается расширительный бачок, вместе они соединяются вертикальной трубой, которую оборачивают в теплоизоляционный материал
- На уровне 1/3 расширительного бочка происходит врезание верхней трубы для транспортировки разогретого теплоносителя
- Замеряв расстояние от пола до самой верхней точки, необходимо на высоте примерно 2/3 сделать врезание к разводке
- Ближе к верху расширительного бачка врезается вторая труба – переливная, посредством которой в канализацию будет происходить удаление излишков
- Затем необходимо пустить трубы к радиаторам
- Батареи соединяются с нижним водопроводом, прокладка которого должна вестись параллельно верхнему
Необходимо постараться максимально точно расположить трубы в системе отопления с естественной циркуляцией и обеспечить оптимальную разницу высот между радиаторами и котлом. Последний следует располагать ниже батарей, поэтому предпочтение отдается напольным устройствам, которые размещают в специальном углублении или подвале.
Чердачное помещение придется утеплить. Если в нем будет слишком холодно, возможно замерзания жидкости в трубах.
Рассмотрим еще несколько правил, которых следует придерживаться:
- Верхнюю трубу рекомендуется пускать с незначительным уклоном – 6-7 градусов
- По возможности, котел устанавливают значительно ниже отопительных приборов
- Нужно выбирать трубы из металлопласта или на основе полимеров с внутренним диаметром 32 мм
Балансировать двухтрубное отопление, если трубы подобраны правильно, не требуется. Тем не менее установить на подводках к каждой батарее дроссели следует в обязательном порядке. Также стоит отметить высокие первоначальные затраты на прокладку сразу двух контуров и продолжительность затраченного времени на проведение работ.
Однотрубная схема
Чтобы сократить монтажные затраты, выбирают вариант с прокладкой всего одной трубы. В этом случае получается циклический замкнутый контур, соответствующий следующим условиям:
- Радиаторы должны врезаться параллельно основному кольцу, а не разрывать его в определенных точках
- Необходимо снабдить воздушником каждую из батарей. Такое решение предоставит возможность стравливать воздух на одном конкретном участке
- Для выравнивания температуры рекомендуется устанавливать термоголовки и дроссели
Популярностью пользуется закрытая однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. В конкретном случае можно будет пренебречь расширительным бачком, полностью изолировав теплоноситель.
Что влияет на скорость циркуляции ?
Если в принудительной системе скорость циркуляции теплоносителя по трубам зависит от производительности насоса, здесь дела обстоят иначе. Чтобы ее увеличить, необходимо придерживаться ряду правил:
- Следует оптимально подбирать запорную арматуру и следить за переходами диаметров труб
- Многообразные повороты могут становиться непреодолимым препятствием, поэтому их количество сводят к минимуму, стараясь сделать все участки прямолинейными
- Наиболее подходящий внутренний диаметр труб – 32-40 мм
- Внутренняя поверхность труб должна быть идеально ровной и не скапливать на себе отложения, стальные изделия рассматривать не стоит
Видео рабочей системы
В заключении
Обустройство отопительных систем с естественной циркуляцией требует определенной подготовки, умений и знаний. Но чтоб оставаться уверенным в ее работоспособности, стоит осуществить врезание насоса, включение которого будет происходить в случае необходимости.
Система отопления с естественной циркуляцией в частных домах
Автор Евгений Апрелев На чтение 4 мин Просмотров 571
В дачных и загородных коттеджах получила распространение система отопления с естественной циркуляцией. Для ее установки не потребуется существенных денежных вложений, в отличие от системы с принудительной циркуляцией. Однако, несмотря на простоту схемы данного вида отопительной системы, необходимо ее правильно рассчитать и построить в строгом соответствии с полученными цифровыми значениями. В противном случае вся схема будет неработоспособной.
[contents]Что такое естественная циркуляция систем отопления?
Для того чтобы происходил обогрев помещения, необходимо создать условия, чтобы вода или иной теплоноситель могли проходить по трубам. Система водяного отопления с естественной циркуляцией работает по следующим принципам:
- движение воды по трубам обеспечивается благодаря различию в ее плотности в обычном и нагретом состоянии;
- теплоноситель попадает в котельный теплообменник, происходит повышение его температуры и, как следствие, снижение плотности;
- в системе одновременно присутствует теплая и холодная вода: поскольку у последней уровень плотности выше, чем у нагретого теплоносителя, она способна его вытолкнуть;
- разность в плотности жидкостей и позволяет им циркулировать по трубам естественным образом.
Однако данный физический процесс для работы системы недостаточен: важно соблюсти правильные значения для уклона труб, чтобы теплоноситель не застопорился на месте.
Виды и особенности систем отопления с естественной циркуляцией
Существует несколько разновидностей отопительных систем с естественной циркуляцией теплоносителя:
- Закрытая схема. Она распространена в странах Запада благодаря ее экономичности, однако в России ее применение весьма ограничено. Все дело в объеме воды, которая может находиться в котле. Дело в том, что в закрытой системе может находиться лишь строго обозначенное в технических характеристиках конструкции количество теплоносителя, и расширить бак невозможно, поскольку это повредит работе схемы. Полость бака делится на 2 части: в одной находится циркулирующая жидкость, а в другой – азот, позволяющий создать нужный уровень давления для выталкивания воды и способствующий ее охлаждению. И, если в Европе малого количества теплоносителя для обогрева помещения достаточно, то в России его может далеко не хватить.
- Открытая схема. Эта система работает по общим принципам естественной циркуляции и схожа с конструкцией закрытой формы. Единственное отличие – это строение расширительного бака, который, в отличие от системы закрытого типа, можно соорудить самостоятельно. Бак устанавливается на крыше или на любой другой высокой точке дома. Недостатками открытой системы является частое попадание воздуха во внутренние полости конструкции. В связи с этим батареи в помещении обычно монтируются под определенными углами, а наличие кранов Маевского – обязательный элемент схемы. С их помощью можно выпускать накопившийся лишний воздух из системы.
- Однотрубная схема. Поскольку такая система не способна в должной мере прогреть помещения, в России ее использование ограничено. Суть системы состоит в следующем: к радиатору последовательно подсоединены подающие трубы, теплая вода доходит до верхнего участка батареи и устраняется из радиатора через отвод снизу. Теплоноситель далее поступает к следующему отопительному узлу, и его движение проходит в несколько циклов. Однотрубную систему просто установить, и выглядит она достаточно эстетично.
- Двухтрубная схема. Она распространена в России повсеместно. Подача теплоносителя и его отвод происходят по отдельным трубам. Подающая труба соединяется с каждой батареей. Эта система позволяет равномерно прогреть дом даже с малым количеством секций радиаторов. Отрегулировать схему также проще, и абсолютная точность при ее монтаже не требуется (допускаются небольшие погрешности в расчетах).
Каждая система имеет свои достоинства и отрицательные свойства, но среди них можно подобрать приемлемый вариант под конкретные потребности дома.
Расчет системы отопления с естественной циркуляцией
Самому проводить расчет системы отопления с естественной циркуляцией нежелательно, лучше обратиться к грамотным специалистам во избежание цифровых погрешностей. Однако наиболее точный пример расчета самостоятельно осуществляется в нижеследующей последовательности:
- Чтобы согреть 1 м3 помещения, в среднем требуется 400 Вт тепловой энергии. Потому мощность умножается на вычисленный объем здания, и выясняется начальное число, определяющее количество тепла.
- Учитываются и потери тепла через двери и окна. Количество окон умножается на 100 Вт, а количество дверей, ведущих наружу – на 200 Вт. Значения вычитаются из начального числа.
- Практически все комнаты в частных домах имеют наружные стены. Потому, чтобы осуществить верные вычисления, имеющийся результат умножается на коэффициент поправки, равный 1,2.
- Должны учитываться еще потери тепла через пол и кровлю. Результат умножается на очередной коэффициент поправки, равный 1,5.
Это коэффициенты усредненного значения. Они отличаются по регионам России. В южных частях страны он колеблется в пределах 0,7 – 0,9. В средней полосе значения варьируются в пределах 1 – 1,3. Северные области России имеют самые высокие коэффициенты: 1,4 – 2.
Система отопления с принудительной или естественной циркуляцией
Для того, чтобы правильно подобрать оборудование для отопления, необходимо разобраться по трем основным вопросам:
— какой источник энергии для системы использовать
— какое исполнение котла выбрать
— какую схему системы водяного отопления применить
Для начала определимся, какой источник энергии мы можем применить для отопления.
Обычно, если к дому подведен газопровод, то намного экономичнее будет использование газового котла. Если же нет возможности провести газ или на это потребуется много времени и средств, но есть электричество, тогда резонно купить электрокотел для отопления. Если же в качестве источника энергии нет ни газа, ни электричества, тогда выбираем твердотопливный котел или котел «на дровах».
В отличии от твердотопливных котлов, газовые и электрические котлы бывают как напольного, так и настенного исполнения.
Основным преимуществом настенных котлов является их компактность и эргономичность, встроенные циркуляционный насос, расширительный бачок для отопления и группа безопасности;
недостаток — это практическая невозможность использования их для систем с естественной циркуляцией теплоносителя.
Существуют открытая схема водяного отопления и закрытая.
При открытой схеме, происходит естественная циркуляция теплоносителя в системе, при закрытой при помощи вспомогательного оборудования — циркуляционного насоса. На картинке ниже- система отопления с естественной циркуляцией
Система с естественной циркуляцией
Недостатки открытой схемы :
— диаметр трубы для циркуляции должен быть не менее 40-50 мм;
— расширительный бак необходимо монтировать на определенной высоте, в самой высокой точке системы;
— невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя, из-за его испарения.
Преимущества закрытой системы отопления :
— высокий КПД;
— возможность использование трубы небольшого диаметра 25 мм;
— равномерное распределение тепла в системе, благодаря циркуляционному насосу;
— малогабаритный расширительный мембранный бак может устанавливаться не только в верхней точке, но и на других участках системы отопления с принудительной циркуляцией при использовании напольного котла;
— возможность применения антифриза;
— простота монтажа.
Расширительный бачок для системы отопления
Считается, что объем мембранного бака должен составлять 7-10 процентов от объема теплоносителя в системе водяного отопления. Например, если в системе находится не более 100 литров воды или антифриза, то мембранного расширительного бачка для отопления объемом 8 литров будет достаточно.
Система с принудительной циркуляцией
Насос для отопления как выбрать
Для того, чтобы правильно выбрать насос для отопления, принято учитывать два основных параметра: диаметр присоединительных элементов насоса и максимальную высоту подъема теплоносителя.
Для примера, рассмотрим маркировку насоса Grundfos UPS 25-40.
Число 25 указывает на диаметр подсоединяемой трубы, т.е. 25 мм или 1 дюйм. Цифра 40 обозначает максимальную высоту подъема теплоносителя для данной модели, это 4 метра. Существует множество других моделей этих насосов, например, Grundfos UPS 32-60. В данном случае, присоединение насоса 32 мм, высота подъема 6 метров и т.д.
На практике, для нормальной циркуляции теплоносителя в двухэтажном жилом доме, как и производственном помещении, площадь которого не превышает 200 квадратных метров, лучше выбрать насос для отопления с максимальным подъемом 6 метров.
Циркуляционный насос устанавливается на обратной трубе «обратке» на расстоянии 0,5-1 метр от котла.
Важным элементом закрытой системы водяного отопления является группа безопасности, включающая в себя предохранительный и воздушный клапан и манометр для контроля за давлением в системе. Группа безопасности легко монтируется и устанавливается на верхнем участке системы отопления.
nomortogelku.xyz
Читайте также:
Системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя
Это система водяного отопления, в которой движение теплопроводной жидкости возникает за счет разности температур и плотности теплоносителя нагретого и теплоносителя остывшего по мере прохождения трубопровода и отопительных приборов.
Движение происходит следующим образом – жидкость, нагретая в котле, становится более легкой и поднимается вверх по главному стояку. Отсюда по подающей магистрали жидкость поступает в стояки и следом в отопительные приборы (радиаторы). По мере продвижения жидкость остывает, становится тяжелее и, пройдя отопительные приборы и обратный стояк, подходит к котлу, откуда вытесняет нагретую легкую жидкость. И пока в котле осуществляется нагрев теплоносителя, такой круговорот происходит беспрерывно.
Системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя независимы от электросети и бесшумны, в отличие отсистемы с принудительной циркуляцией теплоносителя, где движение жидкости происходит за счет работы циркуляционного насоса. Среди достоинств систем с естественной циркуляцией можно также назвать простоту устройства и обслуживания и сравнительно долгий срок службы. Вместе с тем система требует много времени на включение, расходует большое количество топлива и плохо поддается регулировке. К тому же для устройства систем с естественной циркуляцией требуются трубы большого диаметра, что ведет к значительному расходу стройматериалов и делает менее эстетичной уже смонтированную систему.
СХЕМА ДВУХТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ВЕРХНЕЙ РАЗВОДКОЙ
1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — подающая магистраль; 4 — подающий стояк; 5 — радиатор; 6 — обратный стояк; 7 — обратная линия; 8 — вентиль; 9 — расширительный бак; 10 — переливная труба
СХЕМА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ
С НИЖНЕЙ РАЗВОДКОЙ
1 — котел; 2 — подающая магистраль; 3 — подающий стояк; 4 — радиатор; 5 — обратный стояк; 6 — обратная линия; 7 — воздушная линия; 8 — вентиль; 9 — расширительный бак; 10 — переливная труба
Естественная циркуляция в системе отопления дома
В большинстве отопительных систем движение теплоносителя по трубам под определенным напором обеспечивается за счет работы циркуляционных насосов. Но наличие такого насоса не является обязательным: даже без него можно обеспечить перемещение теплоносителя от котла к отопительным приборам (конвекторам или радиаторам).
Системы, которые функционируют без использования насосов, называют самотёчными или гравитационными. У них есть свои особенности, кроме того, для таких систем характерен уникальный набор преимуществ и недостатков. Их мы и проанализируем в нашей статье.
Принцип работы систем с естественной циркуляцией
Функционирует система с естественной циркуляцией теплоносителя довольно просто. В основу ее работы положен физический принцип расширения жидкости при нагревании.
Алгоритм работы отопительной системы:
- Котел отопительной системы выполняет нагрев определенного количества воды. Теплоноситель увеличивается в объеме, и за счет меньшей плотности вытесняется вверх более холодной водой.
- В процессе циркуляции теплоноситель с высокой температурой постепенно двигается по трубам, постепенно отдавая энергию помещениям посредством радиаторов либо конвекторов.
- После того как теплоноситель достигает наиболее высоко расположенной точки отопительной системы, он уже достаточно остывает. После этого остывшая вода продолжает циркуляцию, в итоге возвращаясь к котлу.
Регуляция работы отопительной системы
Ключевой особенностью самотечных систем специалисты считают их саморегуляцию. Проще говоря, чем ниже опускается температура в доме, тем интенсивнее циркулирует теплоноситель, и тем больше тепла передается от котла к радиаторам отопления.
Работает система таким образом:
- За движение теплоносителя отвечает так называемый циркуляционный напор. Он обеспечивается вытеснением более плотной холодной жидкостью менее плотной горячей воды в участки трубопровода, расположенные выше.
- Чем больше разница в температурах (а значит, и плотностях) жидкостей, тем интенсивнее будет вытеснение, и тем выше будет циркуляционный напор. Таким образом, при быстром остывании воды в радиаторах циркуляция будет ускоряться – а это значит, что температура в помещениях довольно быстро поднимется, ив вода будет остывать уже не так быстро.
- Кроме того, играет роль и разница в высоте расположения радиаторов относительно котла. Чем больше этот вертикальный зазор (перепад высоты между выходом из последнего радиатора и входом в котел), тем интенсивнее будет циркулировать теплоноситель.
Чтоб влияет на скорость циркуляции?
Интенсивность, с которой теплоноситель будет циркулировать в самотёчной отопительной системе, зависит не только от циркуляционного напора. На скорость движения горячей воды также влияют:
- Диаметр элементов трубной разводки. Чем меньше диаметр труб, тем больше будет гидравлическое сопротивление, а значит, тем ниже будет интенсивность движения теплоносителя. Чтобы избежать потерь тепла, для формирования отопительных контуров используют трубы достаточно большого диаметра. Если же необходимо встроить в систему коллекторный узел – используют Valtec VT,VAR30.G 1 1/4″ или аналогичное изделие с диаметром выходов в дюйм с четвертью.
- Материал, из которого изготовлены трубы. Здесь все очевидно: со временем на стальных трубах внутри формируются отложения, которые повышают гидравлическое сопротивление. Полипропиленовые трубы для отопительных систем лишены этого недостатка.
- Конфигурация системы. Чем больше в контурах отводов и поворотов, чем больше запорной арматуры и обособленных веток – тем сложнее теплоносителю перемещаться по ней. В идеале монтируется кольцевая разводка (одно- или двухтрубная) с общей длиной контуров не более 30м.
Плюсы и минусы самотечных систем отопления
Плюсы
Системы отопления, работающие по принципу естественной циркуляции, пользуются определенной популярностью. Эта популярность объясняется их преимуществами:
- Энергонезависимость. Отопительная система эффективно работает даже при отключении электричества, поскольку циркуляционный насос для ее функционирования не обязателен. Так что если у вас твердотопливный или газовый котел, то вы получаете практически полную автономность.
- Простота в обустройстве. Если правильно рассчитать основные параметры системы, то смонтировать ее будет относительно несложно.
- Отсутствие шума и вибрации. Работающий насос может создавать определенный дискомфорт, но здесь этот недостаток отсутствует.
- Саморегуляция, о которой мы говорили выше.
Минусы
К сожалению, самотечную систему нельзя назвать универсальной ввиду ее недостатков:
- Суммарная длина отопительных контуров ограничена, потому монтировать такую систему можно только в небольших домах.
- При монтаже нужно строго соблюдать уклон труб, облегчая циркуляцию теплоносителя.
- В системе должен обязательно присутствовать расширительный бак достаточного объема.
- КПД отопительной системы относительно невысок, потому экономия на электроэнергии оборачивается повышенным расходом энергоносителей, которые используются для нагрева воды.
- Наконец, трубопроводы с медленно движущимся теплоносителем могут промерзать.
Впрочем, несмотря на эти минусы, в ряде случаев самотечная система отопления будет оптимальным решением. Естественно, ее эффективность будет зависеть и от того, насколько правильно будет выполнен монтаж, и от того, какие комплектующие вы подберете. В обоих случаях вам помогут специалисты компании «Альфатэп» — для получения консультации или оформления заказа достаточно позвонить по контактному номеру 8 (495) 109-00-95.
Система водяного отопления с естественной циркуляцией
Категория: Водоснабжение и отопление
Система водяного отопления с естественной циркуляцией
Система водяного отопления с естественной циркуляцией (рис. 1) состоит из следующих элементов: котла, установленного в котельной; подающего трубопровода, прокладываемого в верхней или нижней части здания; обратного трубопровода, прокладываемого внизу здания; нагревательных приборов 4; расширительного сосуда; ручного насоса, предназначенного для перекачивания воды из нижней части системы в канализацию в случае необходимости опорожнения ее и для подкачивания воды в систему при недостаточном давлении в водопроводе; кранов двойной регулировки, установленных у приборов.
Нагревательные приборы, как правило, располагают под окнами, а если это невозможно, — у внутренних стен.
Установка нагревательных приборов под окнами обеспечивает наиболее равномерную температуру помещений.
При непрерывной топке котла вода в нем все время нагревается и остывает в приборах и поэтому все время циркулирует в системе отопления, поддерживая требуемую температуру на поверхности нагревательных приборов, а следовательно, и в помещениях. Движение воды в системе показано на рисунке стрелками.
Чем ниже температура наружного воздуха, тем выше температуру воды поддерживают в котлах, тем больше вода остывает в нагревательных приборах и тем интенсивнее происходит циркуляция.
Давление измеряют в миллиметрах или метрах водяного столба. В системах водяного отопления с естественной циркуляцией давление небольшое и его измеряют в миллиметрах водяного столба.
Рис. 1. Схема двухтрубной системы водяного отопления с естественной циркуляцией и верхней разводкой: 1 — котел, 2 — подающий трубопровод, 3 — обратный трубопровод, 4 — нагревательные приборы, 5 — краны двойной регулировки, 6 — расширительный сосуд, 7 — ручной насос
Обычно расчетная (наивысшая) температура горячей (подаваемой) воды 95 °С и обратной 70 °С. В этом случае на каждый метр расстояния по вертикали между серединой котла и серединой нагревательного прибора первого этажа циркуляционное давление равно разности весов обратной и горячей воды, т. е. 977,8—961,9=15,9 мм вод. ст. (977,8—вес 1 л воды в граммах при температуре 70 °С и 961,9 — вес 1 л воды в граммах при температуре 95 °С). Если высота от середины котла до середины прибора нижнего этажа равна 3’ м, то циркуляционное давление будет равно 47,7 мм вод. ст. (15,9X3). Давление, под действием которого происходит циркуляция воды, называют циркуляционным. Это давление возникает за счет разности удельных весов горячей и охлажденной воды. Нагреваясь в котле, вода расширяется, и удельный вес ее уменьшается. Поэтому горячая вода вытесняется снизу вверх по трубопроводу более тяжелой охлажденной водой, поступающей из нагревательных приборов.
Чтобы увеличить циркуляционное давление, нужно увеличить расстояние между серединой котла и серединой нагревательного прибора, т. е. углубить котельную. Устраивать глубоко расположенные котельные дорого, кроме того, это усложняет удаление шлака и золы из котельной. Иногда глубоко располагать котельную невозможно из-за грунтовых вод.
Вода при движении по трубопроводу встречает сопротивления, вызывающие потерю давления. Потери давления в системах отопления складываются из потерь на прямых участках трубопровода, арматуре (кранах, вентилях, задвижках), в гнутых деталях трубопровода (отводах, утках, отступах), в нагревательных приборах и котлах.
Рис. 2. Схема двухтрубной тупиковой системы водяного отопления с естественной циркуляцией и нижней разводкой
Потери давления на прямых участках трубопровода называют потерями давления на трение. Все остальные называют потерями давления в местных сопротивлениях.
Потери давления зависят от диаметра труб, характера местных сопротивлений и скорости движения воды. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери давления при равных количествах протекающей воды.
При малом циркуляционном давлении все трубопроводы должны быть относительно больших диаметров.
На рис. 2 приведена схема устройства тупиковой системы отопления. Путь (циркуляционное кольцо), проходимый водой через ближний от котла стояк, короче пути через дальний стояк. При одинаковой нагрузке и одинаковых диаметрах трубопровода воде легче циркулировать по ближайшему кольцу. При этом в дальние стояки будет поступать меньше горячей воды, чем в ближайшие, и это может вызвать недостаточный нагрев удаленных приборов. Во избежание этого удаленные стояки должны быть больших диаметров, чем ближайшие к главному стояку при одинаковой нагрузке. Этим уравнивают сопротивления в разных циркуляционных кольцах.
Кроме того, количество воды, поступающей в нагревательные приборы, регулируется кранами двойной регулировки при наладке системы отопления.
Вследствие малого располагаемого давления системы водяного отопления с естественной циркуляцией устраивают только в небольших зданиях с подвальным помещением для котельной.
По конструкции стояков и месту расположения подающих и обратных магистралей системы центрального водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками, а также однотрубные с верхней разводкой. Виды систем зависят от формы здания, его назначения, размера отдельных помещений, наличия или отсутствия чердака или подвала.
Двухтрубная система водяного отопления с верхней разводкой. В этой системе вода из котла поднимается вверх по главному стояку и далее, проходя по магистральному трубопроводу, расположенному обычно на чердаке здания, поступает по стоякам и подводкам в нагревательные приборы. От нагревательных приборов вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратную магистраль и из нее в котел.
Каждый прибор данной системы отопления обслуживается двумя трубопроводами — подающим и обратным, поэтому такая система называется двухтрубной.
Двухтрубная система водяного отопления с нижней разводкой. Двухтрубная система отопления с нижней разводкой отличается от системы с верхней разводкой тем, что подающий трубопровод прокладывают понизу рядом с обратным и вода по подающим стоякам движется снизу вверх. Пройдя через нагревательные приборы, вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратную магистраль и из нее в котел.
Водоснабжение и отопление — Система водяного отопления с естественной циркуляцией
Естественная циркуляция — обзор
16.9.1 Введение
Теплогидравлический контур с естественной циркуляцией (NCL) является важным аспектом конструкции, работы и безопасности всех концепций Gen IV. Некоторые концепции полагаются на естественную циркуляцию для нормальных рабочих условий и нестандартных условий безопасности. Другие зависят от естественной циркуляции только в пассивных ненормальных условиях безопасности. Целью пассивных систем безопасности с естественной циркуляцией является поддержание системы в безопасном отключенном состоянии в течение длительных периодов времени без необходимости вмешательства оператора или наличия электроэнергии.
Пассивные системы безопасности на основе естественной циркуляции предназначены для обеспечения максимального теплоотвода в случае нарушения нормальной работы системы охлаждения реактора. Из-за его критической важности фундаментальное понимание свойств и характеристик гидродинамики естественной циркуляции, тепловых откликов и термодинамики в сложном инженерном оборудовании энергетических систем ядерных реакторов имеет важное значение. Для систем поколения IV, которые основаны на естественной циркуляции в нормальных рабочих состояниях, также необходимо хорошо понимать свойства и характеристики в установившихся условиях.
Как правило, потоки с естественной циркуляцией, встречающиеся на атомных электростанциях, будут связаны с замкнутыми контурами, состоящими из трубопроводов, проточных каналов различной формы и нескольких компонентов оборудования. Петли обычно закрыты, но отказ трубопровода, составляющего петлю, может нарушить естественную циркуляцию и сделать систему непригодной для использования по назначению. Вторичная сторона парогенераторов (ПГ) для заводов, использующих естественную циркуляцию для нормальной работы, характеризуется как НКП с пропускной способностью; ввод питательной воды из конденсатора и отбор пара на выходе из ПГ для питания турбин.Все эти системы будут иметь области, в которых поток идет по параллельным каналам, таким как топливные стержни и пучки твэлов, в активной зоне и трубы в SG и HEX.
Потоки с естественной циркуляцией вокруг контуров и потоки в параллельных каналах подвержены как отклонениям от установившегося режима работы, так и переходам в колебательные и потенциально нестабильные состояния. Таким образом, энергетические системы ядерных реакторов поколения IV сочетают в себе тип потока жидкости и геометрию, которые, как известно, потенциально могут привести к нежелательным состояниям.В частности, следует избегать нежелательных колебательных состояний при установившемся режиме работы. Вся система и связанный с ней рабочий диапазон предназначены для предотвращения нестабильных состояний.
Обсуждения в следующих разделах будут сосредоточены на теплогидравлических свойствах и характеристиках потоков в параллельных каналах и NCL. Будет кратко рассмотрена литература по общим аспектам аналитического, экспериментального, математического моделирования, численным методам решения и вычислительным аспектам этих потоков.Эти аспекты, связанные с конкретными системами Gen IV, также будут обсуждаться.
(PDF) Солнечная система водяного отопления с естественной циркуляцией в Басре
11
Выводы
1- Выполнено теоретическое исследование термосифонного солнечного водонагревателя.
2- Настоящий анализ может быть использован для прогнозирования и проектирования солнечной водяной системы
, работающей по принципу термосифона.
3- Производительность солнечного водонагревателя сильно зависит от параметров
, таких как расположение коллектора, наклон коллектора, скорость ветра и солнечное время.
4- Солнечная система нагрева воды эффективна в городе Басра.
Ссылки
1. Хуанг, Б.Дж., «Теория подобного солнечного водонагревателя с естественной циркуляцией», J.Solar Energy, vol.25,
pp.106-116, 1980.
2. Zerrauki, A. , Boumedien, A., и Bouhadef, K., «Модель
солнечного водонагревателя с естественной циркуляцией и линейным распределением температуры», J. Renewable Energy, vol.26, pp.549-559, 2002.
3. Koffi , ВЕЧЕРА.Э., Андох, Х.Й., Гбаха, П., Туре, С., и Адо, Г., «Теоретическое и экспериментальное исследование солнечного водонагревателя
с внутренним теплообменником с использованием термосифонной системы», J.Energy
Conversion & Management, vol. .xxx, pp.xxx-xxx, 2008.
4. Салех, Массачусетс, Касеб, С. и Эль-Рефай, М.Ф., «Стеклоазимутальная модификация для преобразования прямого солнечного тепла
», Дж. Булдинг и окружающая среда , т. 39, pp.653-659, 2004.
5.ASHRAE Справочник фундаментальных наук.Атланта, Джорджия, США. 1993.
6. Чоу, Т.Т., Хе, В., и Джи, Дж., «Гибридная фотоэлектрическая термосифонная система водяного отопления для жилых помещений
», J. Solar Energy, vol.80, pp.298-306, 2006.
7. www.wunderground.com/history/airport.
8. Писсави, П., «Моделирование динамического поведения резервуара для хранения солнечной энергии с внутренним теплообменником»,
Rev.Gen. Thermique, pp. 246-247, 1982.
د نﺎﺨﺳ ﻞﻤﻌﯾ ﺎﺑ هﺮﺼﺒﻟا ﺔﻨﯾﺪﻣ ﻲﻓ ﻲﻌﯿﺒﻄﻟا ﺮﯾوﺪﺘﻟ
د.يدﺎﻤﺣ ﻢﺷﺎھ نﺎﻤﻠﺳ ﺔﺳﺪﻨﮭﻟا ﺔﯿﻠﻛ –ﻨﮭﻟا ﻢﺴﻗ ﺔﯿﻜﯿﻧﺎﻜﯿﻤﻟا ﺔﺳﺪ ﺮﺼﺒﻟا ﺔﻌﻣﺎﺟ ة
ا ﺺﺨﻠﻣ
ﮫﯿﺴ ~~ ﻤﺸﻟا ﮫ ~~ ﻗﺎﻄﻟا ماﺪﺨﺘ ~~ ﺳﺎﺑ هﺎ ~~ ﯿﻤﻟا ﻦﯿﺨﺴ ~~ ﺗ ﺔ ~~ ﻣﻮﻈﻨﻤﻟ ﮫ ~~ ﮫ ﺳارد ءاﺮ ~~ ﺟا ﻢ ~~ ﺗهﺮﺼ ~~ ﺒﻟا ﺔ ~~ ﻨﯾﺪﻣ ﻲ ~~ ﻓ. تﺪ ~~ ﻤﺘﻋا
هﺎ ~ ا ﺮﯾوﺪ ~ ﮫﻠﯿﺳﻮﻛ يراﺮﺤﻟا نﻮﻔﯿﺴﻟا أﺪﺒﻣ ﻰﻠﻋ ارﺪﻟاا هﺬھ ﻲﻓ ا تﻼﯿﻠﺤﺘﻟا ﺔ ~ ا ﻲ ~ ﻓ.هﺬ ~ ھ نﻮ ~ ﻜﺘﺗ
ا ﻊﻣ واﺰﺑ ﻞﺋﺎﻣ يﻮﺘﺴﻣ ﻲﺴﻤﺷ ﻊﻤﺠﻣ ﻦﻣ ﺔﻣﻮﻈﻨﻤﻟاﻞﺼﺘﯾ ﺔ ~ ﻋﻮﻤﺠﻣ ﻖﯾﺮﻃ ﻦﻋ ﺎﯾراﺮﺣ لوﺰﻌﻣ ءﺎﻣ ناﺰﺨﺑ
اﻮﺘﻤﻟا ﺐﯿﺑﺎﻧﻻاا ﻦﻣ. ﺑ تﺎﺑﺎﺴﺤﻟا ﻊﯿﻤﺟ ﺖﯾﺮﺟأﺎﺎﻨﺘﺳﻻ مﻮ ~ ﯾ ﻲﻓ ا ﺔﻨﯾﺪﻣ ﻲﻓ هﺪﺋﺎﺴﻟا ﮫﯿﺧﺎﻨﻤﻟا فوﺮﻈﻟا ﻰﻟا د 21 ا نﻮﻧﺎﻛ. ادا نا ا تﺮﮭﻇأﻈ ﺲﻤﺸ ~ ا ﻦ ~ ﻲﺴ ~ ا ﻊ ~ ا ﻊﻗﻮﻣ ا نﺎﺨﺴﻟا ﺔﻣﻮ
ﮫﺘﺣﺎﺴﻣو ا ﻦﻋ ﮫﻠﯿﻣ وازوﺄﺑ ﺖ ~ او ضﺮﻌﻟا ﻂﺧ ﻰﻟا ﮫﻓﺎﺿﻻ. ~ ﻠﺒﺗ ﺚ ~ ﯿﺣ هﺮﺼ ~ ا ﺔ ~ ﻨﯾﺪﻣ ~ ﻰﺼ ~ ﻗا ﺔ ~ واز
ا عﺎﻔﺗرا ﻲﻟاﻮﺣ ﻲﻧﺎﺜﻟا نﻮﻧﺎﻛ ﻲﻓ ﺲ 40 ﻰ ~ ا ﻲﺴﻤﺸﻟا ا ا ﺔ ~ ا ا ﻞﯿﻣ ا ~ ا ا واز نﻮﻜﺗ ا ا وازا ~ ر ا نﻮﻜﺗ ا ا واز نﻮﻜﺗ ا ا واز نﻮﻜﺗ ا ا وازﻲﻟا ~ ر ا ~ ر ا نﻮﻜﺗ ر .
Солнечное водонагревание
Солнечное водонагревание
Солнечный водонагреватель, возможно, является наиболее энергоэффективным способом производства горячей воды, поскольку основным источником энергии является «солнечный свет». бесплатно. Солнечное водяное отопление использовалось в течение многих лет в теплом солнечном климате, но оно может работать и в таких северных районах, как Канада и Северная Европа. Если у вас большая семья или вы используете большое количество горячей воды, система солнечного нагрева воды может быть экономически эффективным вариантом.Пока в оборудовании есть более высокая начальная стоимость, чем у других типов водонагревателей, экономия энергии может более чем компенсировать затраты в течение всего срока службы системы.
Активные и пассивные солнечные батареи
Существует два основных типа солнечных водонагревательных систем — активные, в которых используется насос для циркуляции воды между баком и коллекторами, и пассивные, который использует естественную конвекцию для циркуляции воды.
Активные системы могут быть как с прямой, так и с непрямой циркуляцией.Системы прямой циркуляции обеспечивают циркуляцию бытовой воды через коллекторы в резервуар для хранения. Они лучше всего подходят для мягкого климата, где температура редко опускается ниже нуля. В системах с косвенной циркуляцией циркулируют незамерзающие теплоноситель через коллекторы, а затем через теплообменник в накопительном баке. Они предпочтительны в холодном климате, где трубы находятся в прямом система циркуляции может замерзнуть.
Пассивные системы обычно дешевле, но менее эффективны.Они могут быть как интегральными системами сбора / хранения, так и термосифонными системами. Интегральный Тип коллектора / накопителя обычно используется для предварительного нагрева воды для обычного водонагревателя и лучше всего подходит для климата, где температура редко опускается ниже замораживание. Системы Thermosyphon полагаются на естественную конвекцию для циркуляции воды, поэтому бак должен располагаться выше, чем панели коллектора — нагретая вода. от панелей течет вверх в бак, а более холодная вода возвращается в коллектор для обогрева.
Компоненты
Основными компонентами любой солнечной системы нагрева воды являются один или несколько коллекторов для улавливания солнечной энергии и хорошо изолированный резервуар для хранения воды.
Существует три распространенных типа коллекторов — плоские коллекторные панели, интегрированные коллекторные / накопительные системы и вакуумные трубчатые коллекторы.
Плоские коллекторные панелиимеют темную абсорбирующую пластину за стеклянной или полимерной крышкой. Вода циркулирует по темным трубам, проходящим через коллектор.Когда солнечный свет проходит через прозрачную крышку, его тепло поглощается пластиной поглотителя и трубопроводами и передается воде. Панели коллектора обычно установлен на крыше, обращен на юг. Их также можно установить на стене, выходящей на юг, или на подставке на земле (как при обогреве бассейна).
Интегральные системы сбора / хранения, также известные как «периодические» системы, имеют один или несколько черных резервуаров или трубок внутри изолированной коробки с прозрачным стеклом или пластиком. крышка.Их часто используют для предварительного нагрева воды перед тем, как она попадет в обычный водонагреватель накопительного типа. Их также можно комбинировать с безрезервуарными или по запросу. водонагреватель.
Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из параллельных рядов прозрачных трубок, содержащих металлические поглотительные трубки, поглощающие солнечное тепло. Этот тип используется в основном в коммерческих приложениях.
Резервуары для хранения, как правило, представляют собой обычные водонагреватели большой емкости (80 галлонов или больше) (электрические или газовые).Чем больше емкость, тем больше «бесплатно» горячая вода в пасмурную погоду. Когда солнечные коллекторы не могут обеспечить достаточное количество горячей воды, резервные нагревательные элементы или горелки составляют разница. Система с одним резервуаром использует существующий водонагреватель как для хранения, так и для резервного копирования, в то время как система с двумя резервуарами предварительно нагревает воду, прежде чем она попадет в магистраль. бак водонагревателя.
Стоимость и выгода
Экономическая эффективность солнечной системы водяного отопления зависит от ряда факторов и должна оцениваться опытным профессионалом. Эти факторы включают:
- Использование горячей воды — чем больше горячей воды вы используете, тем больше вероятность того, что солнечная система нагрева воды со временем окупится.Обычно они наиболее рентабельны. для больших семей или домов с повышенным спросом на горячую воду.
- Стоимость системы — пассивные системы обычно дешевле, но во многих случаях могут оказаться непрактичными или неприемлемыми.
- Количество доступного солнечного света — солнечные батареи, очевидно, лучше всего работают в местах с большим количеством доступного солнечного света. В идеале коллекционеры должны быть разоблачены попадание прямых солнечных лучей в течение максимально возможного количества часов в день, поэтому правильное расположение имеет решающее значение для достижения оптимальной производительности.
Срок окупаемости будет зависеть от этих и других факторов, но налоговые льготы и другие стимулы могут значительно снизить начальную стоимость и сократить срок время окупаемости. Перед покупкой солнечной системы водяного отопления вы должны изучить все потенциальные стимулы и учесть их в своем решении.
Установка и обслуживание
Для любого типа солнечной водонагревательной системы правильная установка имеет решающее значение и должна выполняться только квалифицированным, опытным подрядчиком.При выборе подрядчика, ищите человека с большим опытом установки этого конкретного типа системы. Уточняйте лицензионные требования в своем штате или округе. проверяйте отзывы прошлых клиентов и проверяйте источники, такие как Better Business Bureau, на предмет каких-либо жалоб или проблем.
Как и в случае с любой другой крупной системой, правильное обслуживание очень важно. Для активных систем обязательно обсудите требования к обслуживанию с установщиком и проконсультируйтесь с руководство пользователя.Пассивные системы обычно не требуют значительного обслуживания, поскольку они проще и содержат меньше компонентов.
Связанные темы:
Системы водяного отопления производят тепло более стабильно, чем системы парового отопления. | ||
Для систем водяного отопления требуется меньше воды, чем для систем парового отопления. | ||
В системе водяного отопления с естественной циркуляцией используются циркуляционные насосы для подачи воды в систему. | ||
По мере нагрева вода становится менее плотной. | ||
В системе водяного отопления с естественной циркуляцией используется компрессионный бак для поглощения изменений давления. | ||
Системы водяного отопления с естественной циркуляцией обычно используются в больших современных зданиях. | ||
Напольные циркуляционные насосы используются на небольших предприятиях. | ||
Циркуляционные насосы, монтируемые на трубопроводе, работают с перебоями в зависимости от требований установки. | ||
Система водяного отопления с принудительной циркуляцией выбрасывается в атмосферу. | ||
Аквастат управляет запуском и остановкой горелки водогрейного котла. | ||
Клапан управления потоком предотвращает естественную циркуляцию, когда вода не перекачивается в систему горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией. | ||
Редукционный клапан используется для предотвращения избыточного давления воды, подаваемой в расширительный бак. | ||
Отводная арматура используется для отвода воздуха от отопительных агрегатов. | ||
Запорные клапаны до и после редукционного клапана позволяют проводить обслуживание редукционного клапана. | ||
Трехходовой смесительный клапан смешивает воду, возвращающуюся от отопительных агрегатов, с водой, поступающей из котла. | ||
Все котлы производятся в соответствии с Разделом I или IV Кодекса ASME по котлам и сосудам высокого давления. | ||
Аквастат управляет горелкой, измеряя давление пара в водогрейном котле. | ||
Сетчатый фильтр в редукционном клапане следует периодически проверять на предмет образования накипи. | ||
Компрессионный бак обычно заполнен водой для подачи в бойлер при низком уровне воды. | ||
Предохранительный клапан должен располагаться в самой верхней части котла. | ||
Предохранительные клапаны следует проверять вручную каждые 30 дней в соответствии с рекомендациями Кодекса ASME. | ||
Предохранительные клапаны должны сливаться в обратную линию, питающую циркуляционный насос. | ||
Датчик температуры-давления показывает температуру в компрессорном баке. | ||
Гидростатическое давление выражается в фунтах на квадратный дюйм (psi). | ||
Регуляторы подачи воздуха используются для того, чтобы вода могла стекать из компрессионного бака. | ||
Воздух, удаляемый из котловой воды, отводится в компрессионный бак в системе водяного отопления с принудительной циркуляцией. | ||
Аквастат обычно имеет предустановленную производителем разность температур. | ||
Настройка разности температур аквастата управляет запуском и остановкой циркуляционного насоса. | ||
Для нагревательных блоков над подводящей линией, где сопротивление циркуляции высокое, могут потребоваться две переключающие арматуры. | ||
Для систем водяного отопления требуются специальные аксессуары для водогрейных котлов. | ||
Вода передает примерно одно количество тепла, которое передает пар. | ||
Система водяного отопления работает на ___ системе парового отопления. | ||
В системе водяного отопления с естественной циркуляцией ___ работает как предохранительный клапан. | ||
___ давление — это давление воды на вертикальный фут, оказываемое у основания водяного столба. | ||
В системе дистанционного контроля температуры горелка управляется по ___. | ||
Паровые котлы относятся к классу «высокого давления», если давление пара превышает ___ psi. | ||
Клапан регулирования расхода функционирует аналогично клапану (n) ___, предотвращая естественную циркуляцию воды. | ||
Водогрейные котлы, работающие с температурой воды 250 ° F и давлением воды ___ psi или ниже, классифицируются как низкое давление. | ||
Водогрейные котлы могут быть ___ котлами. | Труба пожарная, водяная и чугунная секционная | |
Предохранительный клапан бойлера горячей воды рассчитан на ___ сбросов в час. | ||
Предохранительный клапан парового котла рассчитан на ___ сбросов в час. | ||
Предохранительный клапан должен быть изготовлен в соответствии с ___. | ||
Давление сброса предохранительного клапана водогрейного котла низкого давления не может превышать ___ psi. | ||
Два типа отсечки топлива при низком уровне воды, обычно используемые в водогрейных котлах, — это отсечки ___- и зондового типа. | ||
Резервуар ___ обычно наполовину заполнен водой для поддержания правильного уровня воды в системе водяного отопления с принудительной циркуляцией. | ||
Раздел VI Кодекса ASME рекомендует проверять предохранительные клапаны вручную ___. | ||
___ защищает систему водяного отопления от превышения МДРД. | ||
___ управляет запуском и остановкой горелки, определяя температуру в водогрейном котле. | ||
Манометр температуры и давления показывает температуру и давление воды ___. | ||
___ направлять поток горячей воды, подаваемой в отопительные агрегаты и возвращаемой из них. | ||
A ___ предотвращает естественную циркуляцию, когда горячая вода не перекачивается через систему горячей воды с принудительной циркуляцией. | ||
Редукционный клапан снижает давление городской воды примерно до ___ psi. | ||
A (n) ___ позволяет стравливать воздух из воздухонагревателя. | ||
Если компрессионный бак заполнен водой, давление возрастет, что приведет к ___. | ||
Компрессионные баки большего размера оснащены ___ для определения уровня воды в компрессионных баках. |
Система горячего водоснабжения с естественной циркуляцией
Нажмите здесь, чтобы прочитать больше статей о House Doc Стив Гринберг — инженер по управлению энергопотреблением в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и технический редактор в Home Energy .Q: Я разговаривал с коллегой по поводу наших систем отопления дома. Он утверждает, что в двухэтажном доме есть естественная циркуляционная система горячего водоснабжения. Он говорит, что в нем нет циркуляционного насоса, и что разница температур была единственной причиной, по которой система работала. Я провел небольшое исследование, и все системы, которые я видел в сети, показывают их как открытые, а не закрытые.
Кроме того, размер трубы, похоже, во многом определяет направление потока.То есть большая труба для стояков и малая для возвратов. Разве это не правильно, что для возникновения потока должен существовать перепад давления? Не в этом ли причина разных размеров труб? Объясните, пожалуйста, как работает эта система. Мне трудно поверить, что одна только температура может перемещать воду через бойлер, трубопроводы, клапаны и радиаторы обратно в котел.
Пит Иануцци
Балтимор, Мэриленд
A: Я обсуждал с коллегой по работе наши системы отопления дома.Он утверждает, что в двухэтажном доме есть естественная циркуляционная система горячего водоснабжения. Он говорит, что в нем нет циркуляционного насоса, и что разница температур была единственной причиной, по которой система работала. Я провел небольшое исследование, и все системы, которые я видел в сети, показывают их как открытые, а не закрытые. Трудно поверить, но это правда: системы водяного отопления с естественной конвекцией существовали и, скорее всего, все еще существуют, хотя я сомневаюсь, что кто-то устанавливает новые. Они также известны как системы естественной циркуляции, гравитационной циркуляции и тепловой циркуляции.Для работы таких систем котел должен располагаться ниже, чем любой из радиаторов, подводящий трубопровод не должен иметь уклон вниз в направлении потока, а обратный трубопровод не должен иметь уклон вверх в направлении потока.
Трубы и клапаны также должны быть больше, чем они были бы в насосной системе, так как перепад давления обычно составляет порядка 1 или 2 дюймов водяного столба (против многих футов воды в насосной системе).
Но этого небольшого перепада давления, создаваемого исключительно разницей плотности между горячей и холодной водой (горячая вода поднимается, холодная вода опускается), достаточно, чтобы заставить его работать.Перепад давления также зависит от высоты между бойлером и радиатором, поэтому радиаторы верхнего этажа (при прочих равных условиях) будут иметь больший поток, чем радиаторы нижнего этажа.
Эти системы могут работать как открытыми, так и закрытыми, но если они закрыты, потребуется расширительный бак, предохранительный клапан (если выпускное отверстие открытой системы не может быть отведено от котла) и т. Д. на. Я думаю, что причина, по которой они обычно строились открытыми, согласуется с общей простотой системы.
Нет необходимости в том, чтобы трубы были разных размеров. Ты прав; перепад давления вызывает поток, но имеющийся перепад давления обусловлен исключительно разницей температуры и высоты между котлом и радиатором. Объем потока зависит от этого перепада давления и от ограничений, создаваемых трубопроводами, радиаторами и клапанами. Меньшая труба приведет к меньшему расходу при прочих равных условиях. Более теплая вода немного менее плотная, но эта разница — для 180 F против 140 F разница всего около 1% — не оправдывает разные размеры труб.
Есть и другие примеры систем водоснабжения с гравитационной циркуляцией. К ним относятся системы циркуляции горячей воды для бытовых нужд (все еще используемые в старых, как правило, жилых, многоэтажных зданиях) и системы горячего водоснабжения от солнечной энергии (накопительный бак должен располагаться над коллектором).
Последние известны как термосифонные системы.
Для получения дополнительной информации:
Чтобы узнать больше о термосифонных системах, посетите www.eere.energy.gov/de/solar_hotwater.html.) Эти системы производят несколько компаний. См., Например, www.solahart.com.
IRJET-Запрошенная вами страница не была найдена на нашем сайте
IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 10, Октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам для выпуска 8 тома 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET том-8 выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам для выпуска 8 тома 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET том-8 выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам для выпуска 8 тома 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET том-8 выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам для выпуска 8 тома 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET том-8 выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам для выпуска 8 тома 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET том-8 выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам для выпуска 8 тома 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET том-8 выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам для выпуска 8 тома 10 (октябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET том-8 выпуск 10, октябрь 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
Улучшение теплопередачи с использованием CO2 в контуре естественной циркуляции
Контуры теплопередачи (вторичные контуры) классифицируются как контур принудительной циркуляции (FCL) и контур естественной циркуляции (NCL).Контур принудительной циркуляции — это активная система, для которой требуется насос или компрессор для управления потоком жидкости, тогда как контур естественной циркуляции (NCL) представляет собой простую систему, в которой поток жидкости происходит из-за градиента плотности, вызванного наложенной разницей температур.
В NCL радиатор расположен выше, чем источник тепла. Это устанавливает градиент плотности в системе, из-за которого более легкая (более теплая) жидкость поднимается вверх, а более тяжелая (более холодная) жидкость движется вниз. Следовательно, тепловая энергия может передаваться от высокотемпературного источника к низкотемпературному приемнику без прямого контакта друг с другом, а также без использования какого-либо первичного двигателя.
NCL предпочтительнее контура с принудительной конвекцией, где безопасность является превыше всего. Он также обеспечивает бесшумную и необслуживаемую работу. NCL является многообещающим вариантом для многих инженерных приложений, таких как ядерные реакторы 1 , химическая экстракция 2,3 , электронная система охлаждения 4 , солнечные нагреватели 5,6,7,8,9,10 , геотермальные приложения 11,12 , криогенные холодильные системы 13 , охлаждение лопаток турбины 14 , термосифонные ребойлеры 15,16 , а также охлаждение и кондиционирование воздуха 17 и т. Д.По сравнению с системами с принудительной конвекцией скорость теплопередачи в системах с естественной конвекцией находится на более низком уровне, и ее улучшение является сложной задачей. Исследователи пытаются разными способами улучшить скорость теплопередачи, например, используя различные рабочие жидкости / наножидкости. Misale и др. . 18 и Наяк и др. . 19 экспериментально сообщил об увеличении скорости теплопередачи на 10–13% с наножидкостью (Al 2 O 3 + вода) по сравнению с NCL на водной основе.
Выбор рабочих жидкостей для NCL обычно осуществляется на основе некоторых благоприятных теплофизических свойств. Обычно используемые рабочие жидкости можно разделить на водные и неводные. Водные растворы обычно представляют собой продукты на основе соли или спирта. Они обладают одним или несколькими неблагоприятными эффектами, такими как коррозионная активность, токсичность, высокое значение pH и т. Д. Неводные растворы представляют собой коммерчески доступные химические вещества.
В последние годы CO 2 приобрел популярность в качестве петлевой жидкости в NCL благодаря своим превосходным теплофизическим свойствам и экологичности (отсутствие потенциала разрушения озонового слоя и незначительный потенциал глобального потепления) и использовался для различных приложений, таких как солнечное тепло. коллектор 20 , тепловой насос 21 , геотермальная система 22 и т. д.Пригодность CO 2 в качестве циркуляционной жидкости была изучена Kiran Kumar и др. . 23 для NCL, а также Ядав и др. . 24 для контура принудительной циркуляции.
Любые жидкости, работающие в области, близкой к критической, показывают очень хорошие характеристики теплопередачи и потока жидкости благодаря своим благоприятным теплофизическим свойствам. Преимущество двуокиси углерода заключается в низкой критической температуре (~ 31 ° C) и вполне разумном критическом давлении (73,7 бар).
Swapnalee и другие . 25 провели экспериментальные исследования по изучению статической нестабильности сверхкритических СО 2 и НКЛ на водной основе с нагревателем в качестве источника тепла. Kiran и др. . 26 провели эксперименты и изучили поведение теплопередачи NCL с использованием докритического CO 2 с ограниченным диапазоном температуры и давления.
Хотя доступность экспериментальных исследований очень ограничена из-за риска, связанного с работой с CO 2 при высоком рабочем давлении, достаточно большое количество численных исследований поведения теплопередачи CO 2 на основе NCL доступно в открытая литература 27,28,29 .
Киран Кумар и др. . 27 провел численное исследование стационарного анализа однофазных прямоугольных NCL с параллельными потоками теплообменников типа «труба в трубе». Ядав и др. . 28 выполнили переходный анализ контура естественной циркуляции (NCL) на основе диоксида углерода с торцевыми теплообменниками. Басу и др. . 29 , направлена на разработку теоретической модели для моделирования стационарных характеристик прямоугольного однофазного контура естественной циркуляции и исследования роли различных геометрических параметров в поведении системы.Ядав и др. . 30 провел трехмерное исследование CFD и заявил, что скорость теплопередачи на ~ 700% выше в случае докритической жидкости, а также сверхкритического CO 2 по сравнению с водой. Двумерный анализ при 90 бар для различных температур источника тепла сообщил о нестабильности, связанной со сверхкритическим потоком 31,32 .
Доступны обширные численные исследования 27,28,29 на CO 2 на основе NCL с различными конфигурациями.Однако в литературе сообщается об очень небольшом количестве экспериментальных исследований из-за риска, связанного с обращением с CO 2 при более высоком рабочем давлении. Как и в большинстве инженерных исследований, имеющих практическое значение, экспериментальные исследования являются эталоном. Экспериментальные исследования НКЛ с использованием сверхкритического / субкритического CO 2 с концевыми теплообменниками в широком диапазоне температур, охватывающем отрицательную температуру, ограничены. Чтобы заполнить эту критическую пустоту, это экспериментальное исследование представляет собой исследование поведения теплопередачи субкритических / сверхкритических НКЛ на основе CO 2 с торцевыми теплообменниками для широкого применения в диапазоне от минусовых (-18 ° C) до плюсовых (70 ° C) температуры.Исследование также включает явление теплопередачи в однофазном (жидкость и пар) и двухфазном CO 2 на основе NCL. Далее сравниваются скорости теплопередачи воды (для положительной температуры) и рассола (для отрицательной температуры) в NCL.
Детали эксперимента
Полное представление испытательной установки приведено на рис. 1. Испытательная установка состоит из резервуара CO 2 , теплообменников типа «труба в трубе» (горячего и холодного) с вертикальными трубами (стояк и сливной стакан).
Рисунок 1Схема NCL с торцевыми теплообменниками. (1) Цилиндр резервуара CO 2 , (2) Термостатическая ванна для HHX, (3) Термостатическая ванна для CHX (4) Система сбора данных, (5) Увеличенная часть внутренней конструкции термопары (гайка и наконечник).
Термопары Т-типа соответствующей длины подключаются для измерения температуры текучей среды контура (CO 2 / вода / солевой раствор) и внешней текучей среды (вода / метанол), которая течет внутри внутренней трубы и кольцевого пространства, соответственно, как показано на рис.1.
Фотографический вид используемого объекта представлен на рис. 2. Контур естественной циркуляции 2 × 2 м изготовлен из нержавеющей стали (SS-316), имеет внешний диаметр 32 мм, внутренний диаметр 26 мм, толщину 3 мм. мм и выдерживает давление до 250 бар. Для управления теплопередачей от контура к окружающей среде весь контур изолирован асбестовым тросом и изоляционным материалом из вспененной ленты толщиной 3 мм каждый. Теплообменники длиной 1600 мм, наружным диаметром 51 мм и толщиной 3 мм.
Рисунок 2Экспериментальная установка. (1) Термостатическая ванна — 1 (HHX), (2) DAQ, (3) Компьютер для чтения данных DAQ, (4) Термостатическая ванна -2 (CHX), (5) Манометр, (6) Ротаметр, (7) Датчик перепада давления, (8) предохранительный клапан, (9) цилиндр CO 2 , (10) вакуумный насос.
Две термостатические ванны (Thermo Scientific PC200) с мощностью нагрева / охлаждения 2 кВт подают внешнюю жидкость (воду / метанол) с фиксированной температурой в теплообменники. Массовый расход внешних жидкостей измеряется с помощью двух калиброванных ротаметров (диапазон 2–20 л / мин) с клапаном, подключенных отдельно к HHX и CHX.
Манометр Бурдона с диапазоном 0–150 бар подключается для измерения давления в линии контура в центре правой ноги. Шесть термопар Т-типа используются для контроля температуры CO 2 в различных местах вдоль контура, термопары напрямую связаны с жидкостью внутреннего контура CO 2 , как показано на рис. 1 увеличенной части гайки и расположение наконечника. Система сбора данных (DAQ, Keighley — модель 2700) используется для регистрации различных температур контура.Геометрические характеристики испытательного стенда указаны в таблице 1. Рабочие параметры и их рабочий диапазон представлены в таблице 2 для всего эксперимента.
Таблица 1 Геометрические параметры экспериментальной установки. Таблица 2 Диапазон рабочих параметров, учитываемых при исследовании.Методология
Холодный и горячий теплообменники испытываются на герметичность при давлении до 10 бар, а контур — на герметичность при давлении 150 бар. Позже весь контур естественной циркуляции откачивается, и необходимое количество CO 2 загружается в контур из цилиндра CO 2 .Зарядка CO 2 прекращается, когда давление жидкости в контуре достигает необходимого рабочего состояния. Внешняя жидкость заставляется течь внутри кольцевой трубы обоих теплообменников с заданными массовым расходом и температурами. Когда внешняя жидкость начинает течь, температура контура начинает изменяться с небольшим изменением давления контура. Для поддержания заданного рабочего давления CO 2 перемещается в / из цилиндра, в котором поддерживается рабочее давление. Эта практика продолжается до тех пор, пока цикл не достигнет устойчивого состояния.Считается, что контур достигает установившегося состояния, если переходные колебания всех температур и давлений составляют менее 0,5%.
При заданном рабочем давлении состояние CO 2 подтверждается мониторингом температуры во всех точках контура (однофазная, двухфазная или сверхкритическая фаза). Как только вся система достигает устойчивого состояния, результаты записываются. Чтобы сравнить результаты CO 2 в качестве жидкости контура, рассол используется в качестве жидкости контура для приложений с более низкими температурами, тогда как вода используется для приложений с температурой выше нуля.Метанол используется в качестве внешней жидкости для приложений с более низкими температурами (ниже 0 ° C) и вода в качестве внешней жидкости для приложений с более высокими температурами (выше 0 ° C).
Чтобы обеспечить условия турбулентного потока для внешней жидкости, массовый расход 0,083 кг / с (5 л / мин) поддерживается как в CHX, так и в HHX.
Скорость теплопередачи (Q) рассчитывается по формуле
$$ {\ rm {Q}} = {\ rm {m}} \ times {{\ rm {c}}} _ {p-HHX} \ times { \ Delta {\ rm {T}}} _ {{\ rm {HHX}}} = {\ rm {m}} \ times {{\ rm {c}}} _ {p-CHX} \ times {\ Delta {\ rm {T}}} _ {{\ rm {CHX}}} $$
(1)
где m = массовый расход внешней жидкости в кг / с
c p — HHX = удельная теплоемкость HHX в Дж / кг-K
c p — CHX = удельная теплоемкость CHX в Дж / кг-K
ΔT HHX = разница температур HHX между входом и выходом
ΔT CHX = разница температур CHX между входом и выходом
Средняя температура рассчитывается по
$ $ {T} _ {avg} = \ frac {{T} _ {C} + {T} _ {H}} {2} $$
(2)
где, T C = температура на входе CHX в ° C
T H = температура на входе HHX в ° C
.