Cos'altro viene preso in considerazione nel calcolo del gasdotto
Come risultato dell'attrito contro le pareti, la velocità del gas sulla sezione del tubo è diversa: è più veloce al centro. Tuttavia, l'indicatore medio viene utilizzato per i calcoli: una velocità condizionale.
Esistono due tipi di movimento attraverso i tubi: laminare (getto, tipico per tubi di piccolo diametro) e turbolento (ha una natura di movimento disordinato con formazione involontaria di vortici ovunque in un tubo largo).
Calcolo del diametro del gasdotto principale
Il gas si muove non solo a causa della pressione esterna esercitata su di esso. I suoi strati esercitano una pressione tra di loro. Pertanto, viene preso in considerazione anche il fattore di carico idrostatico.
La velocità di movimento è influenzata anche dai materiali del tubo. Quindi nei tubi di acciaio durante il funzionamento, la rugosità delle pareti interne aumenta e gli assi si restringono a causa della crescita eccessiva. I tubi in polietilene, invece, aumentano di diametro interno al diminuire dello spessore della parete. Tutto ciò viene preso in considerazione alla pressione di progetto.
Caratteristiche del sistema di riscaldamento domestico a due tubi di calcolo, schemi e installazione
Nonostante il processo di installazione relativamente semplice e la lunghezza relativamente ridotta della tubazione nel caso di sistemi di riscaldamento monotubo, nel mercato delle apparecchiature specializzate, i sistemi di riscaldamento a due tubi rimangono ancora nelle prime posizioni.
Sebbene sia un elenco breve, ma molto convincente e informativo dei vantaggi e dei benefici di un sistema di riscaldamento a due tubi, giustifica l'acquisto e il successivo utilizzo di circuiti con una linea diretta e di ritorno.
Pertanto, molti consumatori lo preferiscono ad altre varietà, chiudendo un occhio sul fatto che l'installazione del sistema non è così semplice.
Perché hai bisogno di un diagramma assonometrico
Un diagramma assonometrico è un disegno tridimensionale di un sistema di riscaldamento. È semplicemente irrealistico fare un calcolo idraulico del riscaldamento senza di esso. Il disegno indica:
- tubazioni;
- posti per ridurre il diametro dei tubi;
- posizionamento di scambiatori di calore e altre apparecchiature;
- luoghi di installazione di raccordi per tubazioni;
- volume della batteria.
Penofol è spesso usato per l'isolamento. Le sue caratteristiche tecniche ne consentono l'utilizzo anche ad alte temperature, ad esempio in un bagno turco.
Abbiamo scritto su come isolare correttamente il tetto del garage in questo articolo.
La loro potenza termica dipende dalle dimensioni delle batterie, che dovrebbero essere sufficienti per riscaldare ogni stanza. Per scegliere i termosifoni, è necessario conoscere la perdita di calore. Più sono grandi, più sono necessari scambiatori di calore potenti. L'assonometria viene eseguita rispetto alla scala.
Come lavorare in EXCEL
L'uso delle tabelle Excel è molto conveniente, poiché i risultati dei calcoli idraulici sono sempre ridotti in forma tabulare. È sufficiente definire la sequenza di azioni e preparare formule esatte.
Inserimento dei dati iniziali
Viene selezionata una cella e viene immesso un valore. Tutte le altre informazioni vengono semplicemente prese in considerazione.
- il valore D15 viene ricalcolato in litri, quindi è più facile percepire la portata;
- cella D16 - aggiungere la formattazione in base alla condizione: "Se v non rientra nell'intervallo 0,25 ... 1,5 m / s, lo sfondo della cella è rosso / il carattere è bianco."
Per le tubazioni con una differenza di altezza di ingresso e di uscita, la pressione statica viene aggiunta ai risultati: 1 kg / cm2 per 10 m.
Presentazione dei risultati
Lo schema dei colori dell'autore ha un carico funzionale:
- Le celle turchese chiaro contengono dati grezzi: puoi cambiarli.
- Celle verde chiaro: costanti da inserire o dati poco soggetti a modifiche.
- Cellule gialle - calcoli preliminari ausiliari.
- Celle giallo chiaro - risultati del calcolo.
- Caratteri: blu - dati iniziali;
- nero - risultati intermedi / non principali;
- rosso: i risultati principali e finali del calcolo idraulico.
Risultati nella tabella Excel
Esempio di Alexander Vorobyov
Un esempio di un semplice calcolo idraulico in Excel per una sezione di tubazione orizzontale.
- lunghezza tubo 100 metri;
- ø108 mm;
- spessore parete 4 mm.
Tabella dei risultati del calcolo della resistenza locale
Complicando i calcoli passo passo in Excel, è meglio padroneggiare la teoria e risparmiare parzialmente sul lavoro di progettazione. Grazie ad un approccio competente, il tuo sistema di riscaldamento diventerà ottimale in termini di costi e trasferimento di calore.
Nomogrammi per calcoli di tubazioni idrauliche
Per controllare la perdita di pressione in una data area, le letture del manometro vengono confrontate con dati tabulari, oppure sono guidate dalla dipendenza funzionale della portata del fluido dalle variazioni di tensione (a diametro costante).
Ad esempio, viene utilizzata una diramazione con radiatori da 10 kW. Il consumo di liquidi è calcolato per il trasferimento di energia termica a livello di 10 kW. Come sezione calcolata è stato preso un taglio dalla prima batteria del ramo. Il suo diametro è costante. La seconda sezione si trova tra la 1a e la 2a batteria. Nella seconda sezione, il consumo di energia è di 9 kW con una possibile riduzione.
Il calcolo della resistenza idraulica viene effettuato prima dei tubi di ritorno e di alimentazione, questo è facilitato dalla formula:
G uch = (3.6 * Q uch) / (c * (t r-t o)),
dove Q uch è il livello di carico termico del sito, (W). Il carico termico per 1 sezione è di 10 kW;
ñ - (indicatore di capacità termica specifica per liquido) costante pari a 4,2 kJ (kg * ° С);
t r è il regime di temperatura del liquido di raffreddamento caldo;
t o - regime di temperatura del vettore di calore freddo.
Idrocalcoli di sistemi gravitazionali di riscaldamento: la velocità di trasporto del liquido di raffreddamento
La velocità minima del liquido di raffreddamento è 0,2-0,26 m / s. Con una diminuzione del parametro, le masse d'aria in eccesso possono essere rilasciate dal liquido, portando alla formazione di sacche d'aria. Questo è il motivo del rifiuto totale o parziale dell'impianto di riscaldamento. La soglia superiore della velocità del refrigerante è 0,6-1,5 m / s. Il mancato raggiungimento della velocità fino ai parametri specificati può generare rumore idraulico. In pratica, la velocità ottimale varia da 0,4 a 0,7 m / s.
Per calcoli più accurati, vengono utilizzati i parametri dei materiali per la produzione di tubi, ad esempio, per i tubi in acciaio, la velocità del fluido varia nell'intervallo di 0,26-0,5 m / s. Quando si utilizzano prodotti polimerici o in rame, è consentito un aumento della velocità fino a 0,26-0,7 m / s.
Calcolo della resistenza dei sistemi di riscaldamento a gravità: perdita di carico
La somma di tutte le perdite dovute all'attrito idraulico e alla resistenza locale è determinata in Pa:
Ruch = R * l + ((p * v2) / 2) * E3,
- dove v è la velocità del mezzo trasportato, m / s;
- p è la densità del liquido, kg / m³;
- R è la perdita di pressione, Pa / m;
- l è la lunghezza utilizzata per il calcolo dei tubi, m;
- E3 è la somma di tutti i coefficienti di resistenza locali nella sezione attrezzata delle valvole di intercettazione.
Il livello generale di resistenza idraulica è determinato dalla somma delle resistenze delle sezioni calcolate.
Idrocalcolo di sistemi di riscaldamento gravitazionale a due tubi: selezione del ramo principale
Se il sistema idraulico è caratterizzato dal trasporto associato del liquido di raffreddamento, per impianti a due tubi, è necessario selezionare l'anello del montante a carico massimo tramite i dispositivi di riscaldamento posti in basso. Per i sistemi caratterizzati da un movimento a vicolo cieco del liquido di raffreddamento, è necessario selezionare l'anello del dispositivo di riscaldamento inferiore per il più caricato dai montanti più distanti. Per le strutture riscaldanti orizzontali, gli anelli vengono selezionati attraverso le diramazioni più caricate relative ai piani inferiori.
Riscaldamento a due linee
Una caratteristica distintiva della struttura della costruzione di un sistema di riscaldamento a due tubi è costituita da due rami di tubi.
Il primo conduce e dirige l'acqua riscaldata nella caldaia attraverso tutti i dispositivi e dispositivi necessari.
L'altro raccoglie e rimuove l'acqua già raffreddata durante il funzionamento e la invia al generatore di calore.
In un progetto di sistema monotubo, l'acqua, a differenza di un sistema a due tubi, dove viene fatta passare attraverso tutti i tubi dei dispositivi di riscaldamento con lo stesso indicatore di temperatura, subisce una significativa perdita di caratteristiche necessarie per un processo di riscaldamento stabile in avvicinamento alla parte di chiusura della pipeline.
La lunghezza dei tubi ei costi direttamente correlati aumentano doppiamente quando si sceglie un sistema di riscaldamento a due tubi, ma questa è una sfumatura relativamente insignificante sullo sfondo di evidenti vantaggi.
In primo luogo, per la creazione e l'installazione di una costruzione a due tubi di un sistema di riscaldamento, non sono necessari tubi con un valore di grande diametro e, quindi, questo o quell'ostacolo non verrà creato di ostacolo, come nel caso di un circuito monotubo.
Tutti gli elementi di fissaggio, le valvole e altri dettagli strutturali necessari sono anche di dimensioni molto più piccole, quindi la differenza di costo sarà molto impercettibile.
Uno dei principali vantaggi di un tale sistema è che può essere montato vicino a ciascuna delle batterie del termostato e ridurrà significativamente i costi e aumenterà la facilità d'uso.
Inoltre, anche le sottili ramificazioni delle linee di alimentazione e di ritorno non interferiscono affatto con l'integrità dell'interno dell'abitazione; inoltre, possono essere semplicemente nascoste dietro il rivestimento o nella parete stessa.
Avendo smontato tutti i vantaggi e le sfumature di entrambi i sistemi di riscaldamento sugli scaffali, i proprietari, di regola, preferiscono ancora scegliere un sistema a due tubi. Tuttavia, è necessario scegliere una delle diverse opzioni per tali sistemi, che, secondo l'opinione dei proprietari stessi, sarà la più funzionale e razionale da utilizzare.
Come in pratica, viene considerata la resistenza idraulica dell'impianto di riscaldamento.
Spesso gli ingegneri devono calcolare i sistemi di riscaldamento per grandi strutture. Hanno un gran numero di dispositivi di riscaldamento e molte centinaia di metri di tubi, ma devi ancora contare. Senza GH, infatti, non sarà possibile scegliere la giusta pompa di circolazione. Inoltre, il GR consente di determinare se tutto questo funzionerà anche prima dell'installazione.
Per semplificare la vita, i progettisti hanno sviluppato vari metodi numerici e software per determinare la resistenza idraulica. Cominciamo dal manuale all'automatico.
Formule approssimative per il calcolo della resistenza idraulica.
La seguente formula approssimativa viene utilizzata per determinare le perdite per attrito specifiche nella tubazione:
R = 5104 v1.9 / d1.32 Pa / m;
Qui rimane una dipendenza quasi quadratica dalla velocità di movimento del fluido nella tubazione. Questa formula è valida per velocità di 0,1-1,25 m / s.
Se si conosce la portata del liquido di raffreddamento, esiste una formula approssimativa per determinare il diametro interno dei tubi:
d = 0,75√G mm;
Dopo aver ricevuto il risultato, è necessario utilizzare la seguente tabella per ottenere il diametro nominale:
Il più laborioso sarà il calcolo delle resistenze locali in raccordi, valvole e dispositivi di riscaldamento. In precedenza ho menzionato i coefficienti di resistenza locale ξ, la loro scelta viene effettuata secondo le tabelle di riferimento. Se tutto è chiaro con gli angoli e le valvole di arresto, la scelta di KMS per i tee si trasforma in un'intera avventura. Per chiarire di cosa sto parlando, diamo un'occhiata alla seguente immagine:
L'immagine mostra che abbiamo fino a 4 tipi di tee, ognuno dei quali avrà il proprio CCM di resistenza locale. La difficoltà qui risiederà nella scelta corretta della direzione del flusso del refrigerante. Per coloro che ne hanno davvero bisogno, darò qui una tabella con le formule dal libro di O.D. Samarina "Calcoli idraulici dei sistemi di ingegneria":
Queste formule possono essere trasferite a MathCAD o qualsiasi altro programma e calcolare la CMC con un errore fino al 10%. Le formule sono applicabili per velocità di flusso del refrigerante da 0,1 a 1,25 m / se per tubi con un diametro nominale fino a 50 mm. Tali formule sono abbastanza adatte per riscaldare cottage e case private. Ora diamo un'occhiata ad alcune soluzioni software.
Programmi per il calcolo della resistenza idraulica negli impianti di riscaldamento.
Ora su Internet puoi trovare molti programmi diversi per il calcolo del riscaldamento, a pagamento e gratuiti. È chiaro che i programmi a pagamento hanno funzionalità più potenti di quelli gratuiti e consentono di risolvere una gamma più ampia di attività. Ha senso acquisire tali programmi per ingegneri progettisti professionisti. Per il profano che vuole calcolare in modo indipendente il sistema di riscaldamento della sua casa, saranno sufficienti programmi gratuiti. Di seguito è riportato un elenco dei prodotti software più comuni:
- Valtec.PRG è un programma gratuito per il calcolo del riscaldamento e della fornitura di acqua. Ci sono possibilità per calcolare pavimenti caldi e persino pareti calde
- HERZ è un'intera famiglia di programmi. Possono essere utilizzati per calcolare sistemi di riscaldamento sia monotubo che bitubo. Il programma ha una comoda presentazione grafica e la possibilità di dividere in planimetrie. C'è la possibilità di calcolare le perdite di calore
- Stream è uno sviluppo domestico, ovvero un sistema CAD integrato in grado di progettare reti di ingegneria di qualsiasi complessità. A differenza dei precedenti, Stream è un programma a pagamento. Pertanto, è improbabile che un uomo comune per strada lo usi. È destinato ai professionisti.
Ci sono molte altre soluzioni. Principalmente da produttori di tubi e raccordi. I produttori perfezionano i programmi di calcolo per i loro materiali e quindi, in una certa misura, li costringono ad acquistare i loro materiali. Questo è un tale stratagemma di marketing e non c'è niente di sbagliato in esso.
Classificazione dei gasdotti
I moderni gasdotti sono un intero sistema di complessi di strutture progettate per trasportare combustibile combustibile dai luoghi di produzione ai consumatori. Pertanto, in base allo scopo previsto, sono:
- Tronco: per il trasporto su lunghe distanze dai siti minerari alle destinazioni.
- Locale - per la raccolta, la distribuzione e la fornitura di gas agli oggetti di insediamenti e imprese.
Lungo i percorsi principali sono in costruzione stazioni di compressione, necessarie per mantenere la pressione di esercizio nelle tubazioni e fornire gas ai punti designati ai consumatori nei volumi richiesti, calcolati in anticipo. In essi, il gas viene purificato, essiccato, compresso e raffreddato e quindi restituito al gasdotto sotto una certa pressione richiesta per una data sezione di passaggio del carburante.
I gasdotti locali situati negli insediamenti sono classificati:
- Per tipo di gas - possono essere trasportati idrocarburi naturali, liquefatti, misti, ecc.
- Per pressione: in diverse parti del gas c'è bassa, media e alta pressione.
- In base alla posizione: esterno (strada) e interno, fuori terra e sotterraneo.
Calcolo idraulico di un impianto di riscaldamento a 2 tubi
- Calcolo idraulico del sistema di riscaldamento, tenendo conto delle condutture
- Un esempio di calcolo idraulico per un sistema di riscaldamento gravitazionale a due tubi
Perché è necessario un calcolo idraulico di un sistema di riscaldamento a due tubi Ogni edificio è individuale. A questo proposito, il riscaldamento con la determinazione della quantità di calore sarà individuale. Questo può essere fatto utilizzando il calcolo idraulico, mentre il programma e la tabella di calcolo possono facilitare il compito.
Il calcolo dell'impianto di riscaldamento della casa inizia con la scelta del combustibile, in base alle esigenze e alle caratteristiche dell'infrastruttura della zona in cui si trova l'abitazione.
Lo scopo del calcolo idraulico, il cui programma e tabella si trova sulla rete, è il seguente:
- determinare il numero di dispositivi di riscaldamento necessari;
- calcolo del diametro e del numero di condotte;
- determinazione della possibile perdita di calore.
Tutti i calcoli devono essere effettuati secondo lo schema di riscaldamento con tutti gli elementi inclusi nel sistema. Un diagramma e una tabella simili devono essere precedentemente compilati. Per eseguire un calcolo idraulico, avrete bisogno di un programma, una tavola assonometrica e delle formule.
Impianto di riscaldamento a due tubi di una casa privata con cablaggio inferiore.
Un anello più carico della tubazione viene preso come oggetto di progetto, dopo di che vengono determinate la sezione trasversale richiesta della tubazione, le possibili perdite di carico dell'intero circuito di riscaldamento e la superficie ottimale dei radiatori.
L'esecuzione di un tale calcolo, per il quale vengono utilizzati la tabella e il programma, può creare un'immagine chiara con la distribuzione di tutte le resistenze nel circuito di riscaldamento esistenti e consente inoltre di ottenere parametri precisi del regime di temperatura, consumo di acqua in ogni parte del riscaldamento.
Di conseguenza, il calcolo idraulico dovrebbe costruire il piano di riscaldamento più ottimale per la tua casa. Non fare affidamento esclusivamente sul tuo intuito. La tabella e il programma di calcolo semplificheranno il processo.
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Cos'è il calcolo idraulico e perché è necessario?
Il calcolo idraulico (di seguito denominato GR) è un algoritmo matematico, grazie al quale si ottiene il diametro del tubo richiesto in questo sistema (ovvero il diametro interno). Inoltre, sarà chiaro quale pompa di circolazione dobbiamo utilizzare: vengono determinate la prevalenza e la portata della pompa. Tutto ciò consentirà di rendere il sistema di riscaldamento economicamente ottimale. È realizzato sulla base delle leggi dell'idraulica, una sezione speciale di fisica dedicata al movimento e all'equilibrio nei fluidi.
Equazioni di base per il calcolo idraulico di un gasdotto
Per calcolare il movimento del gas attraverso i tubi, vengono presi i valori del diametro del tubo, il consumo di carburante e le perdite di carico. Viene calcolato in base alla natura del movimento. Con laminare - i calcoli vengono eseguiti rigorosamente matematicamente secondo la formula:
Р1 - Р2 = ∆Р = (32 * μ * ω * L) / D2 kg / m2 (20), dove:
- ∆Р - kgm2, perdita di carico per attrito;
- ω - m / sec, velocità del carburante;
- D - m, diametro della tubazione;
- L - m, lunghezza della tubazione;
- μ - kg sec / m2, viscosità del fluido.
Nel movimento turbolento, è impossibile applicare calcoli matematici accurati a causa della natura caotica del movimento. Pertanto, vengono utilizzati coefficienti determinati sperimentalmente.
Calcolato dalla formula:
Р1 - Р2 = (λ * ω2 * L * ρ) / 2g * D (21), dove:
- Р1 и Р2 - pressione all'inizio e alla fine della tubazione, kg / m2;
- λ - coefficiente di resistenza adimensionale;
- ω - m / sec, velocità media del gas sulla sezione del tubo;
- ρ - kg / m3, densità del carburante;
- D - m, diametro del tubo;
- g - m / sec2, accelerazione di gravità.
Video: nozioni di base sul calcolo idraulico dei gasdotti
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Bilanciamento idraulico
Il bilanciamento delle perdite di carico nell'impianto di riscaldamento viene effettuato tramite valvole di controllo e intercettazione.
Il bilanciamento idraulico del sistema si basa su:
- carico di progetto (portata massica del liquido di raffreddamento);
- dati sulla resistenza dinamica dei produttori di tubi;
- il numero di resistenze locali nell'area in esame;
- caratteristiche tecniche dei raccordi.
Le caratteristiche di taratura - caduta di pressione, fissaggio, portata - sono impostate per ciascuna valvola. Secondo loro, vengono determinati i coefficienti del flusso di refrigerante in ciascun montante e quindi in ciascun dispositivo.
La perdita di carico è direttamente proporzionale al quadrato della portata del refrigerante e si misura in kg / h, dove
S è il prodotto della pressione specifica dinamica, espressa in Pa / (kg / h), e del coefficiente ridotto per le resistenze locali della sezione (ξpr).
Il coefficiente ridotto ξпр è la somma di tutte le resistenze del sistema locale.
Perché è necessario calcolare il gasdotto
In tutte le tratte del gasdotto vengono effettuati calcoli per individuare i punti in cui è probabile la comparsa di resistenze nei tubi, modificando la portata di erogazione del combustibile.
Se tutti i calcoli vengono eseguiti correttamente, è possibile selezionare l'attrezzatura più adatta e creare una progettazione economica ed efficiente dell'intero sistema del gas.
Ciò ti consentirà di risparmiare da indicatori non necessari e sovrastimati durante il funzionamento e dai costi di costruzione, che potrebbero essere durante la pianificazione e l'installazione del sistema senza il calcolo idraulico del gasdotto.
Esiste una migliore opportunità di selezionare la dimensione desiderata nella sezione trasversale e nei materiali dei tubi per una fornitura più efficiente, rapida e stabile di combustibile blu ai punti pianificati del sistema di gasdotti.
Viene garantita la modalità operativa ottimale dell'intero gasdotto.
Gli sviluppatori ricevono vantaggi finanziari risparmiando sugli acquisti di attrezzature tecniche e materiali da costruzione.
Viene effettuato il calcolo corretto del gasdotto, tenendo conto dei livelli massimi di consumo di carburante durante i periodi di consumo di massa. Vengono prese in considerazione tutte le esigenze industriali, municipali e individuali delle famiglie.
Osservazione del Programma
Per comodità dei calcoli, vengono utilizzati programmi di calcolo idraulici amatoriali e professionali.
Il più popolare è Excel.
È possibile utilizzare il calcolo in linea in Excel Online, CombiMix 1.0 o il calcolatore di calcolo idraulico in linea. Il programma stazionario viene selezionato tenendo conto dei requisiti del progetto.
La principale difficoltà nel lavorare con tali programmi è la mancanza di conoscenza delle basi dell'idraulica. In alcuni di essi, non ci sono decodifiche delle formule, le caratteristiche della ramificazione delle condutture e il calcolo delle resistenze in circuiti complessi non sono considerate.
- HERZ C.O. 3.5 - calcola utilizzando il metodo della perdita di pressione lineare specifica.
- DanfossCO e OvertopCO possono contare su sistemi a circolazione naturale.
- "Flusso" (Potok): consente di applicare il metodo di calcolo con una differenza di temperatura variabile (scorrevole) tra le colonne montanti.
È necessario chiarire i parametri per l'immissione dei dati sulla temperatura - in Kelvin / Celsius.
Calcolo del volume d'acqua e della capacità del vaso di espansione
Il volume del vaso di espansione dovrebbe essere pari a 1/10 del volume totale di liquido
Per calcolare le caratteristiche prestazionali di un vaso di espansione, obbligatorio per qualsiasi sistema di riscaldamento di tipo chiuso, sarà necessario affrontare il fenomeno di un aumento del volume del liquido in esso contenuto. Questo indicatore viene valutato tenendo conto dei cambiamenti nelle caratteristiche di prestazione di base, comprese le fluttuazioni della sua temperatura. In questo caso, cambia in un intervallo molto ampio, da una stanza di +20 gradi fino a valori operativi nell'intervallo di 50-80 gradi.
Sarà possibile calcolare il volume del vaso di espansione senza problemi inutili se si utilizza una stima approssimativa che è stata dimostrata nella pratica. Si basa sull'esperienza delle apparecchiature operative, secondo cui il volume del serbatoio di espansione è circa un decimo della quantità totale di refrigerante circolante nel sistema.
In questo caso, vengono presi in considerazione tutti i suoi elementi, inclusi i radiatori di riscaldamento (batterie), nonché la camicia d'acqua dell'unità caldaia.Per determinare il valore esatto dell'indicatore desiderato, sarà necessario prendere il passaporto dell'attrezzatura in uso e trovare in esso le voci riguardanti la capacità delle batterie e il serbatoio di lavoro della caldaia
Dopo averli determinati, non è difficile trovare un eccesso di refrigerante nel sistema. Per questo, viene prima calcolata l'area della sezione trasversale dei tubi in polipropilene, quindi il valore risultante viene moltiplicato per la lunghezza della tubazione. Dopo aver sommato per tutti i rami dell'impianto di riscaldamento, vengono aggiunti i numeri dei termosifoni e della caldaia presi dal passaporto. Viene quindi conteggiato un decimo dal totale.
Calcolo dei parametri del liquido di raffreddamento
La quantità di refrigerante in 1 m del tubo, a seconda del diametro
Il calcolo del liquido di raffreddamento si riduce alla determinazione dei seguenti indicatori:
- la velocità di movimento delle masse d'acqua attraverso la tubazione con i parametri specificati;
- la loro temperatura media;
- consumo di media associato ai requisiti di prestazione delle apparecchiature di riscaldamento.
Le formule note per il calcolo dei parametri del liquido di raffreddamento (tenendo conto dell'idraulica) sono piuttosto complicate e scomode nell'uso pratico. I calcolatori in linea utilizzano un approccio semplificato che consente di ottenere un risultato con un errore accettabile per questo metodo.
Tuttavia, prima di iniziare l'installazione, è importante preoccuparsi di acquistare una pompa con indicatori non inferiori a quelli calcolati. Solo in questo caso si ha la certezza che i requisiti dell'impianto secondo questo criterio siano pienamente soddisfatti e che sia in grado di riscaldare l'ambiente a temperature confortevoli.
Calcolo idraulico di una semplice condotta composita
,
I calcoli di semplici tubazioni sono ridotti a tre compiti tipici: determinazione della prevalenza (o pressione), portata e diametro della tubazione. Inoltre, viene considerata la metodologia per risolvere questi problemi per una semplice pipeline di sezione trasversale costante.
Problema 1
... Dati: le dimensioni del gasdotto e
la ruvidità delle sue pareti
, proprietà fluide
, portata del liquido Q.
Determina la testa H richiesta (uno dei valori che compongono la testa).
Decisione
... L'equazione di Bernoulli è compilata per il flusso di un dato sistema idraulico. Le sezioni di controllo sono assegnate. Il piano di riferimento è selezionato
Z(0.0)
, vengono analizzate le condizioni iniziali. L'equazione di Bernoulli viene compilata tenendo conto delle condizioni iniziali. Dall'equazione di Bernoulli, otteniamo una formula di progetto del tipo ٭. L'equazione è risolta rispetto a H. Viene determinato il numero di Reynolds Re e viene impostata la modalità di movimento. Il valore viene trovato
a seconda della modalità di guida. Vengono calcolati H e il valore desiderato.
Obiettivo 2.
Dati: le dimensioni del gasdotto e
, la ruvidità delle sue pareti
, proprietà fluide
, prevalenza N. Determinare la portata Q.
Decisione.
L'equazione di Bernoulli viene compilata tenendo conto delle raccomandazioni fornite in precedenza. L'equazione è risolta rispetto al valore Q ricercato. La formula risultante contiene un coefficiente sconosciuto
a seconda di Re. Posizione diretta
nelle condizioni di questo problema, è difficile, poiché per un Q sconosciuto, Re non può essere stabilito in anticipo. Pertanto, l'ulteriore soluzione del problema viene eseguita con il metodo delle approssimazioni successive.
- approssimazione: Re → ∞
, definiamo
2 approssimazione:
, noi troviamo
λII(ReII,Δeh)
e definire
Trova l'errore relativo
... Se una
, poi la soluzione finisce (per problemi educativi
). Altrimenti, la soluzione è soddisfatta in terza approssimazione.
Obiettivo 3.
Dati: dimensioni delle tubazioni (ad eccezione del diametro d), rugosità delle sue pareti
, proprietà fluide
, prevalenza Í, portata Q. Determinare il diametro della tubazione.
Decisione
... Quando si risolve questo problema, sorgono difficoltà con la determinazione diretta del valore
simile al problema del secondo tipo. Pertanto, è consigliabile prendere la decisione con il metodo grafico-analitico. Sono specificati diversi diametri
.Per tutti
il corrispondente valore della prevalenza H si trova ad una data portata Q (il problema del primo tipo è risolto n volte). Sulla base dei risultati dei calcoli, viene costruito un grafico
... Il diametro richiesto d è determinato secondo il grafico, corrispondente al valore dato della pressione H.
Layout orizzontali e verticali
Un tale sistema di riscaldamento è diviso in schemi orizzontali e verticali in base alla posizione della tubazione che collega tutti i dispositivi e dispositivi in un unico insieme.
Un circuito di riscaldamento verticale differisce dagli altri in quanto in questo caso tutti i dispositivi necessari sono collegati a un montante verticale.
Anche se la sua compilazione alla fine uscirà un po 'più costosa, ma il funzionamento stabile non sarà ostacolato dal conseguente ristagno d'aria e dagli ingorghi. Questa soluzione è più adatta per i proprietari di appartamenti in un edificio con molti piani, poiché tutti i singoli piani sono collegati separatamente.
Un sistema di riscaldamento a due tubi con circuito orizzontale è perfetto per un edificio residenziale a un piano di lunghezza relativamente lunga, in cui è più facile e più razionale collegare tutti i vani dei radiatori disponibili a una tubazione orizzontale.
Entrambi i tipi di circuiti del sistema di riscaldamento vantano un'eccellente stabilità idraulica e di temperatura, solo nella prima situazione, in ogni caso, sarà necessario calibrare le colonne montanti posizionate verticalmente e nella seconda anelli orizzontali.
Tipi di sistemi di riscaldamento
Compiti di ingegneria di questo tipo sono complicati dalla grande varietà di sistemi di riscaldamento, sia in termini di scala che di configurazione. Esistono diversi tipi di scambi di riscaldamento, ognuno dei quali ha le sue leggi:
1. Sistema senza uscita a due tubi - la versione più comune del dispositivo, adatta per l'organizzazione di circuiti di riscaldamento sia centrali che individuali.
Sistema di riscaldamento a due tubi senza uscita
2. Sistema monotubo o "Leningradka" È considerato il modo migliore per realizzare complessi termici civili con potenze termiche fino a 30-35 kW.
Impianto di riscaldamento monotubo a circolazione forzata: 1 - caldaia riscaldamento; 2 - gruppo di sicurezza; 3 - radiatori per riscaldamento; 4 - gru Mayevsky; 5 - vaso di espansione; 6 - pompa di circolazione; 7 - scolare
3. Sistema a doppio tubo di tipo passante - il tipo di disaccoppiamento a più alta intensità di materiale dei circuiti di riscaldamento, che si distingue per la massima stabilità di funzionamento nota e la qualità di distribuzione del liquido di raffreddamento.
Sistema di riscaldamento associato a due tubi (loop Tichelman)
4. Layout del fascio per molti aspetti è simile a un giro a due tubi, ma allo stesso tempo tutti i controlli del sistema sono portati in un punto: al gruppo del collettore.
Circuito di riscaldamento ad irraggiamento: 1 - caldaia; 2 - vaso di espansione; 3 - collettore di alimentazione; 4 - radiatori per riscaldamento; 5 - collettore di ritorno; 6 - pompa di circolazione
Prima di passare al lato applicato dei calcoli, ci sono un paio di importanti avvertenze da fare. Prima di tutto, devi imparare che la chiave per un calcolo di alta qualità sta nella comprensione dei principi di funzionamento dei sistemi fluidi a livello intuitivo. Senza questo, la considerazione di ogni singola soluzione si trasforma in un intreccio di complessi calcoli matematici. Il secondo è l'impossibilità pratica di presentare più che concetti di base nell'ambito di una rassegna; per spiegazioni più dettagliate, è meglio fare riferimento a tale letteratura sul calcolo degli impianti di riscaldamento:
- V. Pyrkov “Regolazione idraulica dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento. Teoria e pratica "2a edizione, 2010
- R. Jaushovets "Idraulica - il cuore del riscaldamento dell'acqua".
- Manuale dell'idraulica della sala caldaie di De Dietrich.
- A. Savelyev “Riscaldamento a casa. Calcolo e installazione dei sistemi ".
Determinazione delle perdite di carico nelle tubazioni
La resistenza alla perdita di carico nel circuito attraverso il quale circola il refrigerante è definita come il loro valore totale per tutti i singoli componenti. Questi ultimi includono:
- perdita nel circuito primario, indicata come ∆Plk;
- costi locali del vettore di calore (∆Plm);
- caduta di pressione in zone speciali denominate “generatori di calore” con la designazione ∆Ptg;
- perdite all'interno del sistema di scambio termico integrato ∆Pto.
Sommando questi valori si ottiene l'indicatore desiderato che caratterizza la resistenza idraulica totale del sistema ∆Pco.
Oltre a questo metodo generalizzato, esistono altri metodi per determinare la perdita di carico nei tubi in polipropilene. Uno di questi si basa sul confronto di due indicatori legati all'inizio e alla fine della pipeline. In questo caso la perdita di carico può essere calcolata semplicemente sottraendo i suoi valori iniziali e finali, determinati da due manometri.
Un'altra opzione per il calcolo dell'indicatore desiderato si basa sull'utilizzo di una formula più complessa che tiene conto di tutti i fattori che influenzano le caratteristiche del flusso di calore. Il seguente rapporto tiene principalmente conto della perdita di carico del fluido dovuta alla lunga lunghezza della tubazione.
- h - perdita di carico di liquidi, nel caso in esame misurata in metri.
- λ - coefficiente di resistenza idraulica (o attrito), determinato con altri metodi di calcolo.
- L è la lunghezza totale della condotta servita, misurata in metri lineari.
- D è la dimensione standard interna del tubo, che determina il volume del flusso del refrigerante.
- V è la portata del fluido, misurata in unità standard (metri al secondo).
- Il simbolo g è l'accelerazione dovuta alla gravità, pari a 9,81 m / s2.
Le perdite di carico si verificano a causa dell'attrito del fluido contro la superficie interna dei tubi
Di grande interesse sono le perdite causate da un alto coefficiente di attrito idraulico. Dipende dalla rugosità delle superfici interne dei tubi. I rapporti utilizzati in questo caso sono validi solo per semilavorati di tubi tondi standard. La formula finale per trovarli è simile a questa:
- V è la velocità di movimento delle masse d'acqua, misurata in metri / secondo.
- D è il diametro interno che definisce lo spazio libero per il movimento del refrigerante.
- Il coefficiente al denominatore indica la viscosità cinematica del fluido.
L'ultimo indicatore fa riferimento a valori costanti e si trova in apposite tabelle, pubblicate in grande quantità su Internet.
Calcolo dell'idraulica di un sistema di riscaldamento dell'acqua
Il liquido di raffreddamento circola nel sistema sotto pressione, che non è un valore costante. Diminuisce per la presenza di forze di attrito dell'acqua contro le pareti del tubo, resistenza su raccordi e raccordi. Anche il proprietario della casa fa la sua parte regolando la distribuzione del calore nelle singole stanze.
La pressione aumenta se la temperatura di riscaldamento del liquido di raffreddamento aumenta e viceversa - diminuisce quando diminuisce.
Per evitare squilibri nell'impianto di riscaldamento, è necessario creare condizioni in cui venga fornita a ciascun radiatore tanto refrigerante quanto è necessario per mantenere la temperatura impostata e reintegrare le inevitabili perdite di calore.
Lo scopo principale del calcolo idraulico è quello di abbinare i costi di rete stimati con i costi effettivi o operativi.
In questa fase di progettazione, vengono determinati:
- diametro dei tubi e loro portata;
- perdite di carico locali nelle singole sezioni dell'impianto di riscaldamento;
- requisiti di bilanciamento idraulico;
- perdita di pressione in tutto il sistema (generale);
- portata ottimale del liquido di raffreddamento.
Per la produzione di un calcolo idraulico, è necessario fare un po 'di preparazione:
- Raccogli i dati di riferimento e organizzali.
- Scegli un metodo di calcolo.
Innanzitutto, il progettista studia i parametri di ingegneria termica della struttura ed esegue il calcolo di ingegneria termica. Di conseguenza, ha informazioni sulla quantità di calore richiesta per ogni stanza. Successivamente, vengono selezionati i dispositivi di riscaldamento e la fonte di calore.
Rappresentazione schematica di un impianto di riscaldamento in una casa privata
Nella fase di sviluppo, viene presa una decisione sul tipo di sistema di riscaldamento e vengono selezionate le caratteristiche del suo bilanciamento, tubi e raccordi. Al termine viene redatto uno schema elettrico assonometrico, vengono sviluppate le planimetrie indicanti:
- potenza del radiatore;
- consumo di liquido di raffreddamento;
- posizionamento di apparecchiature di riscaldamento, ecc.
Tutte le sezioni del sistema, i punti nodali vengono contrassegnati, calcolati e la lunghezza degli anelli viene applicata al disegno.
Calcolo dell'idraulica dei condotti di riscaldamento
L'idraulica calcolata con competenza consente la corretta distribuzione del diametro del tubo in tutto il sistema
Il calcolo idraulico dell'impianto di riscaldamento di solito si riduce alla selezione dei diametri dei tubi posati in sezioni separate della rete. Quando lo si esegue, è necessario tenere conto dei seguenti fattori:
- il valore della pressione e le sue differenze nella tubazione a una determinata velocità di circolazione del liquido di raffreddamento;
- la sua spesa stimata;
- dimensioni tipiche dei prodotti per tubi utilizzati.
Quando si calcola il primo di questi parametri, è importante tenere conto della capacità dell'attrezzatura di pompaggio. Dovrebbe essere sufficiente per superare la resistenza idraulica dei circuiti di riscaldamento. In questo caso, la lunghezza totale dei tubi in polipropilene è di importanza decisiva, con un aumento in cui aumenta la resistenza idraulica totale degli impianti nel loro complesso.
Sulla base dei risultati del calcolo, vengono determinati gli indicatori necessari per la successiva installazione dell'impianto di riscaldamento e soddisfano i requisiti delle norme attuali.
In questo caso, la lunghezza totale dei tubi in polipropilene è di importanza decisiva, con un aumento in cui aumenta la resistenza idraulica totale degli impianti nel loro complesso. Sulla base dei risultati del calcolo, vengono determinati gli indicatori necessari per la successiva installazione dell'impianto di riscaldamento e soddisfano i requisiti delle norme attuali.
Cos'è il calcolo idraulico
Questa è la terza fase del processo di creazione di una rete di riscaldamento. È un sistema di calcoli che ti permette di determinare:
In base ai dati ottenuti, viene eseguita la selezione delle pompe.
Per gli alloggi stagionali, in assenza di elettricità al suo interno, è adatto un sistema di riscaldamento a circolazione naturale del liquido di raffreddamento (link da rivedere).
Compiti complessi: riduzione al minimo dei costi:
- capitale - installazione di tubi di diametro e qualità ottimali;
- operativo:
- dipendenza del consumo energetico dalla resistenza idraulica del sistema;
- stabilità e affidabilità;
- silenziosità.
La sostituzione della modalità di riscaldamento centralizzato con una individuale semplifica la metodologia di calcolo
Per la modalità offline, sono applicabili 4 metodi calcolo idraulico dell'impianto di riscaldamento:
- perdite specifiche (calcolo standard del diametro del tubo);
- di lunghezze ridotte a un equivalente;
- secondo le caratteristiche di conducibilità e resistenza;
- confronto delle pressioni dinamiche.
I primi due metodi vengono utilizzati con un calo di temperatura costante nella rete.
Gli ultimi due aiuteranno a distribuire l'acqua calda sugli anelli dell'impianto se la differenza di temperatura nella rete cessa di corrispondere alla differenza nelle colonne / rami.
