Calcule primeiro e depois colete. Cálculo hidráulico do sistema de aquecimento.

O que mais é levado em consideração no cálculo do gasoduto

Como resultado do atrito contra as paredes, a velocidade do gás na seção do tubo difere - é mais rápida no centro. No entanto, o indicador médio é usado para cálculos - uma velocidade condicional.

Existem dois tipos de movimento através de tubos: laminar (jato, típico para tubos de pequeno diâmetro) e turbulento (tem uma natureza desordenada de movimento com formação involuntária de vórtices em qualquer lugar de um tubo largo).

Cálculo do diâmetro do gasoduto principal

O gás se move não apenas por causa da pressão externa exercida sobre ele. Suas camadas exercem pressão entre si. Portanto, o fator de carga hidrostática também é levado em consideração.

A velocidade do movimento também é influenciada pelos materiais do tubo. Portanto, em tubos de aço durante a operação, a rugosidade das paredes internas aumenta e os eixos se estreitam devido ao crescimento excessivo. Os tubos de polietileno, por outro lado, aumentam de diâmetro interno com a diminuição da espessura da parede. Tudo isso é levado em consideração na pressão de projeto.

Características do sistema de aquecimento doméstico de dois tubos de cálculo, diagramas e instalação

Mesmo apesar do processo de instalação relativamente simples e do comprimento relativamente pequeno da tubulação no caso de sistemas de aquecimento de um tubo, no mercado de equipamentos especializados, os sistemas de aquecimento de dois tubos ainda permanecem nas primeiras posições.

Apesar de ser uma lista curta, mas muito convincente e informativa das vantagens e vantagens de um sistema de aquecimento de dois tubos, justifica a compra e posterior utilização de circuitos com linha direta e retorno.

Por isso, muitos consumidores o preferem a outras variedades, fechando os olhos para o fato de que a instalação do sistema não é tão fácil.

Por que você precisa de um diagrama axonométrico

Um diagrama axonométrico é um desenho tridimensional de um sistema de aquecimento. É simplesmente irrealista fazer um cálculo hidráulico do aquecimento sem ele. O desenho indica:

• tubulação;
• locais para redução do diâmetro dos tubos;
• colocação de trocadores de calor e outros equipamentos;
• locais de instalação de acessórios para dutos;
• volume da bateria.

Penofol é freqüentemente usado para isolamento. Suas características técnicas permitem que seja utilizado mesmo em altas temperaturas, por exemplo, em uma sala de vapor.

Escrevemos sobre como isolar adequadamente o telhado da garagem neste artigo.

A sua potência térmica depende do tamanho das baterias, que devem ser suficientes para aquecer cada divisão. Para escolher radiadores, você precisa saber a perda de calor. Quanto maiores forem, mais potentes serão os trocadores de calor. A axonometria é realizada em relação à escala.

Como trabalhar no EXCEL

O uso de tabelas Excel é muito conveniente, pois os resultados dos cálculos hidráulicos são sempre reduzidos à forma tabular. Basta definir a seqüência de ações e preparar fórmulas exatas.

Entrada de dados iniciais

Uma célula é selecionada e um valor é inserido. Todas as outras informações são simplesmente levadas em consideração.

• o valor D15 é recalculado em litros, para que seja mais fácil perceber a vazão;
• célula D16 - adicione formatação de acordo com a condição: "Se v não estiver no intervalo 0,25 ... 1,5 m / s, o fundo da célula é vermelho / a fonte é branca."

Para tubulações com diferenças nas alturas de entrada e saída, a pressão estática é adicionada aos resultados: 1 kg / cm2 por 10 m.

Apresentação de resultados

O esquema de cores do autor carrega uma carga funcional:

• As células turquesa claro contêm dados brutos - você pode alterá-los.
• Células verdes claras - constantes a serem inseridas ou dados que são pouco sujeitos a alterações.
• Pilhas amarelas - cálculos preliminares auxiliares.
• Células amarelas claras - resultados do cálculo.
• Fontes: azul - dados iniciais;
• preto - resultados intermediários / não principais;
• vermelho - os resultados principal e final do cálculo hidráulico.

Resultados na tabela Excel

Exemplo de Alexander Vorobyov

Um exemplo de cálculo hidráulico simples no Excel para uma seção horizontal de uma tubulação.

• comprimento do tubo 100 metros;
• ø108 mm;
• espessura da parede 4 mm.

Tabela de resultados de cálculo de resistência local

Ao complicar os cálculos passo a passo no Excel, você domina melhor a teoria e economiza parcialmente no trabalho de design. Graças a uma abordagem competente, seu sistema de aquecimento se tornará ótimo em termos de custos e transferência de calor.

Nomogramas para cálculos de tubos hidráulicos

Para verificar a perda de pressão em uma determinada área, as leituras do manômetro são comparadas com dados tabulares, ou são guiadas pela dependência funcional da vazão do fluido em mudanças de tensão (com diâmetro constante).

Por exemplo, um ramal com radiadores de 10 kW é usado. O consumo de líquido é calculado para a transferência de energia térmica ao nível de 10 kW. Um corte da primeira bateria no ramo foi tomado como uma seção calculada. Seu diâmetro é constante. A segunda seção está localizada entre a 1ª e a 2ª baterias. No segundo trecho, o consumo de energia consumida é de 9 kW com possível redução.

O cálculo da resistência hidráulica é realizado antes dos tubos de retorno e alimentação, isso é facilitado pela fórmula:

G uch = (3,6 * Q uch) / (c * (t r-t o)),

onde Q uch é o nível de carga de calor do local, (W). A carga de calor para 1 seção é de 10 kW;

с - (indicador de capacidade térmica específica para líquido) constante igual a 4,2 kJ (kg * ° С);

t r é o regime de temperatura do refrigerante quente;

t o - regime de temperatura do portador de calor frio.

Hidrocálculos de sistemas gravitacionais de aquecimento: a velocidade de transporte do refrigerante

A velocidade mínima do refrigerante é 0,2-0,26 m / s. Com a diminuição do parâmetro, o excesso de massas de ar pode ser liberado do líquido, levando à formação de bloqueios de ar. Esta é a razão da rejeição total ou parcial do sistema de aquecimento. O limite superior da velocidade do refrigerante é 0,6-1,5 m / s. O não alcance da velocidade para os parâmetros especificados pode gerar ruído hidráulico. Na prática, a velocidade ótima varia de 0,4 a 0,7 m / s.

Para cálculos mais precisos, são utilizados os parâmetros de materiais para a fabricação de tubos. Por exemplo, para tubos de aço, a velocidade do fluido varia na faixa de 0,26-0,5 m / s. Ao usar produtos de polímero ou cobre, um aumento na velocidade de até 0,26-0,7 m / s é permitido.

Cálculo da resistência dos sistemas de aquecimento por gravidade: perda de pressão

A soma de todas as perdas devido ao atrito hidráulico e resistência local é determinada em Pa:

Ruch = R * l + ((p * v2) / 2) * E3,

• onde v é a velocidade do meio transportado, m / s;
• p é a densidade do líquido, kg / m³;
• R é a perda de pressão, Pa / m;
• l é o comprimento usado para calcular tubos, m;
• E3 é a soma de todos os coeficientes de resistência locais na seção equipada das válvulas de corte.

O nível geral de resistência hidráulica é determinado pela soma das resistências das seções calculadas.

Hidrocalculação de sistemas de aquecimento gravitacional de dois tubos: seleção do ramal principal

Se o sistema hidráulico é caracterizado pelo transporte associado do refrigerante, para sistemas de dois tubos, deve-se selecionar o anel do riser com carga máxima através dos dispositivos de aquecimento localizados abaixo. Para sistemas caracterizados por um movimento sem saída do refrigerante, é necessário selecionar o anel do dispositivo de aquecimento inferior para os risers mais carregados dos mais distantes. Para estruturas de aquecimento horizontais, os anéis são selecionados através dos ramos mais carregados relacionados aos andares inferiores.

Aquecimento com duas linhas

Uma característica distintiva da estrutura da construção de um sistema de aquecimento de dois tubos consiste em dois ramos de tubos.

O primeiro conduz e direciona a água aquecida na caldeira por meio de todos os dispositivos e dispositivos necessários.

A outra coleta e retira a água já resfriada durante a operação e a envia para o gerador de calor.

Em um projeto de sistema de tubo único, a água, ao contrário de um sistema de dois tubos, onde é passada através de todos os tubos de dispositivos de aquecimento com o mesmo indicador de temperatura, sofre uma perda significativa das características necessárias para um processo de aquecimento estável na aproximação para a parte final do pipeline.

O comprimento dos tubos e os custos diretamente relacionados a eles aumentam duplamente ao escolher um sistema de aquecimento de dois tubos, mas esta é uma nuance relativamente insignificante no contexto de vantagens óbvias.

Em primeiro lugar, para a criação e instalação de uma estrutura de dois tubos de um sistema de aquecimento, não são necessários tubos com um grande valor de diâmetro e, portanto, este ou aquele obstáculo não será criado no caminho, como no caso de um circuito de tubo único.

Todos os fixadores, válvulas e outros detalhes estruturais necessários também são muito menores em tamanho, de modo que a diferença de custo será muito imperceptível.

Uma das principais vantagens de tal sistema é que ele pode ser montado próximo a cada uma das baterias do termostato e reduzirá significativamente os custos e aumentará a facilidade de uso.

Além disso, as finas ramificações das linhas de abastecimento e retorno também não interferem de forma alguma com a integridade do interior da habitação, podendo ainda ser simplesmente escondidas atrás do revestimento ou na própria parede.

Tendo desmontado todas as vantagens e nuances de ambos os sistemas de aquecimento nas prateleiras, os proprietários, via de regra, preferem ainda optar pelo sistema de dois tubos. No entanto, é necessário escolher uma das várias opções de tais sistemas que, na opinião dos próprios proprietários, serão as mais funcionais e racionais de utilizar.

Como na prática, a resistência hidráulica do sistema de aquecimento é considerada.

Os engenheiros geralmente precisam calcular os sistemas de aquecimento para grandes instalações. Eles têm um grande número de dispositivos de aquecimento e muitas centenas de metros de tubos, mas você ainda precisa contar. Na verdade, sem GR, não será possível escolher a bomba de circulação certa. Além disso, o GR permite que você determine se tudo isso funcionará antes mesmo da instalação.

Para simplificar a vida, os projetistas desenvolveram vários métodos numéricos e de software para determinar a resistência hidráulica. Vamos começar do manual ao automático.

Fórmulas aproximadas para calcular a resistência hidráulica.

A seguinte fórmula aproximada é usada para determinar as perdas por atrito específicas na tubulação:

R = 5104 v1.9 / d1,32 Pa / m;

Aqui, permanece uma dependência quase quadrática da velocidade do movimento do fluido na tubulação. Esta fórmula é válida para velocidades de 0,1-1,25 m / s.

Se você conhece a vazão do refrigerante, existe uma fórmula aproximada para determinar o diâmetro interno dos tubos:

d = 0,75√G mm;

Tendo recebido o resultado, você deve usar a seguinte tabela para obter o diâmetro nominal:

O mais trabalhoso será o cálculo das resistências locais em conexões, válvulas e dispositivos de aquecimento. Já mencionei os coeficientes de resistência local ξ, sua escolha é feita de acordo com as tabelas de referência. Se tudo estiver claro com os cantos e válvulas de bloqueio, a escolha do KMS para os tees se transforma em uma aventura inteira. Para deixar claro do que estou falando, vejamos a seguinte imagem:

A imagem mostra que temos até 4 tipos de tees, cada um com seu próprio CCM de resistência local. A dificuldade aqui consistirá na escolha correta da direção do fluxo do refrigerante. Para quem realmente precisa, darei aqui uma tabela com as fórmulas do livro de O.D. Samarina "Cálculos hidráulicos de sistemas de engenharia":

Essas fórmulas podem ser transferidas para o MathCAD ou qualquer outro programa e calcular o CMC com um erro de até 10%. As fórmulas são aplicáveis ​​para velocidades de fluxo de refrigerante de 0,1 a 1,25 m / se para tubos com um diâmetro nominal de até 50 mm. Essas fórmulas são bastante adequadas para o aquecimento de chalés e casas particulares. Agora vamos dar uma olhada em algumas soluções de software.

Programas de cálculo da resistência hidráulica em sistemas de aquecimento.

Agora na Internet você pode encontrar muitos programas diferentes para calcular o aquecimento, pagos e gratuitos. É claro que os programas pagos têm funcionalidades mais poderosas do que os gratuitos e permitem que você resolva uma ampla gama de tarefas. Faz sentido adquirir esses programas para engenheiros de projeto profissionais. Para o leigo que deseja calcular de forma independente o sistema de aquecimento de sua casa, programas gratuitos serão suficientes. Abaixo está uma lista dos produtos de software mais comuns:

• Valtec.PRG é um programa gratuito para calcular o aquecimento e o abastecimento de água. Existem possibilidades de calcular pisos quentes e até paredes quentes
• HERZ é toda uma família de programas. Eles podem ser usados ​​para calcular sistemas de aquecimento de um ou dois tubos. O programa tem uma apresentação gráfica conveniente e a capacidade de se dividir em plantas baixas. Existe a possibilidade de calcular as perdas de calor
• Stream é um desenvolvimento doméstico, que é um sistema CAD integrado que pode projetar redes de engenharia de qualquer complexidade. Ao contrário dos anteriores, o Stream é um programa pago. Portanto, é improvável que um homem comum na rua o use. É destinado a profissionais.

Existem várias outras soluções. Principalmente de fabricantes de tubos e conexões. Os fabricantes aprimoram programas de cálculo para seus materiais e, portanto, até certo ponto, os forçam a comprar seus materiais. Este é um truque de marketing e não há nada de errado com ele.

Classificação de gasodutos

Os gasodutos modernos são um sistema completo de complexos de estruturas destinadas a transportar combustível combustível desde os locais de sua produção até os consumidores. Portanto, de acordo com a finalidade pretendida, são:

• Tronco - para transporte em longas distâncias de locais de mineração para destinos.
• Local - para a coleta, distribuição e fornecimento de gás aos objetos dos assentamentos e empreendimentos.

Estão sendo construídas estações compressoras ao longo das principais rotas, necessárias para manter a pressão de trabalho nas tubulações e fornecer gás aos pontos designados aos consumidores nos volumes necessários, calculados com antecedência. Neles, o gás é purificado, seco, comprimido e resfriado, e então devolvido ao gasoduto sob uma determinada pressão necessária para um determinado trecho de passagem do combustível.

Os gasodutos locais localizados em assentamentos são classificados:

• Por tipo de gás - natural, hidrocarboneto liquefeito, misto, etc. podem ser transportados.
• Por pressão - em diferentes partes do gás há baixa, média e alta pressão.
• Por localização - ao ar livre (rua) e interno, na superfície e no subsolo.

Cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de 2 tubos

• Cálculo hidráulico do sistema de aquecimento, levando em consideração as tubulações
• Um exemplo de cálculo hidráulico para um sistema de aquecimento gravitacional de dois tubos

Por que você precisa de um cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de dois tubos? Cada edifício é individual. Nesse sentido, o aquecimento com a determinação da quantidade de calor será individual. Isso pode ser feito usando cálculo hidráulico, enquanto o programa e a tabela de cálculo podem facilitar a tarefa.

O cálculo do sistema de aquecimento da casa começa com a escolha do combustível, em função das necessidades e características da infraestrutura da zona onde se encontra a casa.

A finalidade do cálculo hidráulico, cujo programa e tabela está na rede, é a seguinte:

• determinar o número de dispositivos de aquecimento que são necessários;
• cálculo do diâmetro e número de dutos;
• determinação da possível perda de aquecimento.

Todos os cálculos devem ser feitos de acordo com o esquema de aquecimento com todos os elementos que estão incluídos no sistema. Um diagrama e uma tabela semelhantes devem ser compilados previamente. Para realizar um cálculo hidráulico, você precisará de um programa, uma tabela axonométrica e fórmulas.

Sistema de aquecimento de dois tubos de uma casa privada com cablagem inferior.

Um anel mais carregado da tubulação é considerado um objeto de projeto, após o qual a seção transversal necessária da tubulação, possíveis perdas de pressão de todo o circuito de aquecimento e a área de superfície ideal dos radiadores são determinadas.

A realização de tal cálculo, para o qual a tabela e o programa são usados, pode criar uma imagem clara com a distribuição de todas as resistências existentes no circuito de aquecimento e também permite obter parâmetros precisos do regime de temperatura, consumo de água em cada parte do aquecimento.

Como resultado, o cálculo hidráulico deve criar o plano de aquecimento ideal para sua própria casa. Não confie apenas na sua intuição. A tabela e o programa de cálculo simplificam o processo.

Itens que você precisa:

O que é cálculo hidráulico e por que ele é necessário?

O cálculo hidráulico (doravante denominado GR) é um algoritmo matemático, com o qual obtemos o diâmetro do tubo necessário neste sistema (ou seja, o diâmetro interno). Além disso, ficará claro qual bomba de circulação precisamos usar - a altura manométrica e a taxa de fluxo da bomba são determinadas. Tudo isso permitirá que o sistema de aquecimento seja economicamente ideal. É feito com base nas leis da hidráulica - uma seção especial da física dedicada ao movimento e ao equilíbrio dos fluidos.

Equações básicas para cálculo hidráulico de um gasoduto

Para calcular o movimento do gás através dos tubos, são tomados os valores do diâmetro do tubo, consumo de combustível e perda de carga. É calculado dependendo da natureza do movimento. Com laminar - os cálculos são executados estritamente matematicamente de acordo com a fórmula:

Р1 - Р2 = ∆Р = (32 * μ * ω * L) / D2 kg / m2 (20), onde:

• ∆Р - kgm2, perda de carga devido ao atrito;
• ω - m / seg, velocidade do combustível;
• D - m, diâmetro da tubulação;
• L - m, comprimento do oleoduto;
• μ - kg seg / m2, viscosidade do fluido.

Em movimentos turbulentos, é impossível aplicar cálculos matemáticos precisos devido à natureza caótica do movimento. Portanto, coeficientes determinados experimentalmente são usados.

Calculado pela fórmula:

Р1 - Р2 = (λ * ω2 * L * ρ) / 2g * D (21), onde:

• Р1 и Р2 - pressão no início e no final da tubulação, kg / m2;
• λ - coeficiente de resistência adimensional;
• ω - m / s, velocidade média do gás na seção do tubo;
• ρ - kg / m3, densidade do combustível;
• D - m, diâmetro do tubo;
• g - m / seg2, aceleração da gravidade.

Vídeo: Noções básicas de cálculo hidráulico de gasodutos

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Balanceamento hidráulico

O equilíbrio das quedas de pressão no sistema de aquecimento é realizado por meio de válvulas de controle e fechamento.

O equilíbrio hidráulico do sistema é baseado em:

• carga de projeto (vazão mássica do refrigerante);
• dados de resistência dinâmica de fabricantes de tubos;
• o número de resistências locais na área em consideração;
• características técnicas dos acessórios.

As características de configuração - queda de pressão, fixação, capacidade de fluxo - são definidas para cada válvula. De acordo com eles, os coeficientes do fluxo do refrigerante em cada riser são determinados e, em seguida, em cada dispositivo.

A perda de pressão é diretamente proporcional ao quadrado da taxa de fluxo do refrigerante e é medida em kg / h, onde

S é o produto da pressão dinâmica específica, expressa em Pa / (kg / h), e o coeficiente reduzido para as resistências locais da seção (ξpr).

O coeficiente reduzido ξпр é a soma de todas as resistências do sistema local.

Por que é necessário calcular o gasoduto

Ao longo de todos os trechos do gasoduto, cálculos são realizados para identificar os locais onde possíveis resistências podem aparecer nos tubos, alterando a taxa de entrega de combustível.

Se todos os cálculos forem feitos corretamente, o equipamento mais adequado pode ser selecionado e um projeto econômico e eficiente de todo o projeto do sistema de gás pode ser criado.

Isso o poupará de indicadores desnecessários e superestimados durante a operação e custos na construção, que poderiam ser durante o planejamento e instalação do sistema sem o cálculo hidráulico do gasoduto.

Há uma melhor oportunidade de selecionar o tamanho desejado na seção transversal e nos materiais da tubulação para um fornecimento mais eficiente, rápido e estável de combustível azul para os pontos planejados do sistema de gasoduto.

O modo de operação ideal de todo o gasoduto é garantido.

Os desenvolvedores obtêm benefícios financeiros enquanto economizam na compra de equipamentos técnicos e materiais de construção.

O cálculo correto do gasoduto é feito levando-se em consideração os níveis máximos de consumo de combustível durante os períodos de consumo em massa. Todas as necessidades industriais, municipais e domiciliares individuais são levadas em consideração.

Visão geral do programa

Para a conveniência dos cálculos, programas amadores e profissionais de cálculo hidráulico são usados.

O mais popular é o Excel.

Você pode usar o cálculo online no Excel Online, CombiMix 1.0 ou a calculadora de cálculo hidráulico online. O programa estacionário é selecionado levando em consideração os requisitos do projeto.

A principal dificuldade em trabalhar com tais programas é a falta de conhecimento dos fundamentos de hidráulica. Em alguns deles, não há decodificação de fórmulas, as características de bifurcação de dutos e o cálculo de resistências em circuitos complexos não são considerados.

• HERZ C.O. 3.5 - calcula usando o método de perda de pressão linear específica.
• DanfossCO e OvertopCO - podem contar com sistemas de circulação natural.
• "Fluxo" (Potok) - permite que você aplique o método de cálculo com uma diferença de temperatura variável (deslizante) entre os risers.

É necessário esclarecer os parâmetros para inserir dados de temperatura - em Kelvin / Celsius.

Cálculo do volume de água e da capacidade do tanque de expansão

O volume do tanque de expansão deve ser igual a 1/10 do volume total de líquido
Para calcular as características de desempenho de um tanque de expansão, o que é obrigatório para qualquer sistema de aquecimento do tipo fechado, você precisará lidar com o fenômeno do aumento do volume de líquido nele. Este indicador é avaliado levando-se em consideração mudanças nas características básicas de desempenho, incluindo flutuações em sua temperatura. Nesse caso, ele muda em uma faixa muito ampla - de ambiente +20 graus até valores operacionais na faixa de 50-80 graus.

Será possível calcular o volume do tanque de expansão sem problemas desnecessários se você usar uma estimativa aproximada que foi comprovada na prática. Baseia-se na experiência de operação de equipamentos, segundo os quais o volume do tanque de expansão é cerca de um décimo da quantidade total de refrigerante circulando no sistema.

Neste caso, são considerados todos os seus elementos, incluindo os radiadores de aquecimento (baterias), bem como a camisa de água da caldeira.Para determinar o valor exato do indicador requerido, será necessário levar o passaporte do equipamento em uso e encontrar nele os itens referentes à capacidade das baterias e do tanque de trabalho da caldeira

Depois de determiná-los, não é difícil encontrar refrigerante em excesso no sistema. Para isso, primeiro é calculada a área da seção transversal dos tubos de polipropileno e, em seguida, o valor resultante é multiplicado pelo comprimento do tubo. Após o somatório de todos os ramais do sistema de aquecimento, são somados os números dos radiadores e da caldeira retirados do passaporte. Um décimo é então contado do total.

Cálculo dos parâmetros do refrigerante

A quantidade de refrigerante em 1 m do tubo, dependendo do diâmetro
O cálculo do refrigerante é reduzido à determinação dos seguintes indicadores:

• a velocidade de movimento das massas de água através da tubulação com os parâmetros especificados;
• sua temperatura média;
• consumo de mídia associado aos requisitos de desempenho do equipamento de aquecimento.

As fórmulas conhecidas para calcular os parâmetros do refrigerante (levando em consideração a hidráulica) são bastante complicadas e inconvenientes no uso prático. As calculadoras online usam uma abordagem simplificada que permite obter um resultado com um erro aceitável para este método.

Porém, antes de iniciar a instalação, é importante se preocupar em adquirir uma bomba com indicadores não inferiores aos calculados. Somente neste caso há confiança de que os requisitos para o sistema de acordo com este critério são totalmente atendidos e que ele é capaz de aquecer o ambiente a temperaturas confortáveis.

Cálculo hidráulico de uma tubulação composta simples

,

Cálculos de dutos simples são reduzidos a três tarefas típicas: determinar a altura manométrica (ou pressão), vazão e diâmetro do duto. Além disso, a metodologia para resolver esses problemas para um duto simples de seção transversal constante é considerada.

Problema 1

... Dado: as dimensões do pipeline e

a aspereza de suas paredes

, propriedades do fluido

, taxa de fluxo de líquido Q.
Determine a cabeça H necessária (um dos valores que compõem a cabeça).

Decisão

... A equação de Bernoulli é compilada para o fluxo de um determinado sistema hidráulico. Seções de controle são atribuídas. O plano de referência está selecionado
Z(0.0)
, as condições iniciais são analisadas. A equação de Bernoulli é compilada levando em consideração as condições iniciais. Da equação de Bernoulli, obtemos uma fórmula de projeto do tipo ٭. A equação é resolvida em relação a H. O número Reynolds Re é determinado e o modo de movimento é definido. O valor é encontrado

dependendo do modo de condução. H e o valor desejado são calculados.
Objetivo 2.

Dado: as dimensões do pipeline e

, a aspereza de suas paredes

, propriedades do fluido

, cabeça N. ​​Determine a taxa de fluxo Q.
Decisão.

A equação de Bernoulli é compilada levando em consideração as recomendações dadas anteriormente. A equação é resolvida em relação ao valor procurado Q. A fórmula resultante contém um coeficiente desconhecido

dependendo de Re. Localização direta

nas condições desse problema, é difícil, pois para um Q desconhecido, Re não pode ser estabelecido de antemão. Portanto, a solução posterior do problema é realizada pelo método de aproximações sucessivas.

1. aproximação: Re → ∞

, nós definimos

2 aproximações:

, nós achamos
λII(ReII,ΔEh)
e definir

Encontre o erro relativo

... Se um

, então termina a solução (para problemas educacionais

) Caso contrário, a solução é satisfeita na terceira aproximação.

Objetivo 3.

Dado: dimensões dos dutos (exceto para diâmetro d), rugosidade de suas paredes

, propriedades do fluido

, cabeça Í, taxa de fluxo Q. Determine o diâmetro da tubulação.
Decisão

... Na hora de resolver este problema, surgem dificuldades com a determinação direta do valor

semelhante ao problema do segundo tipo. Portanto, é aconselhável a tomada de decisão pelo método gráfico-analítico. Vários diâmetros são especificados

.Para cada

o valor correspondente da pressão H em uma dada vazão Q é encontrado (o problema do primeiro tipo é resolvido n vezes). Com base nos resultados dos cálculos, um gráfico é construído

... O diâmetro necessário d é determinado de acordo com o gráfico, correspondendo ao valor dado da pressão H.

Layouts horizontais e verticais

Tal sistema de aquecimento é dividido em esquemas horizontais e verticais pela localização da tubulação conectando todos os dispositivos e dispositivos em um todo.

Um circuito de aquecimento vertical difere de outros porque, neste caso, todos os dispositivos necessários estão conectados a um riser vertical.

Embora sua compilação saia um pouco mais cara no final, a estagnação do ar e os congestionamentos resultantes não interferirão na operação estável. Esta solução é mais adequada para proprietários de apartamentos em um edifício com vários andares, uma vez que todos os andares individuais são conectados separadamente.

Um sistema de aquecimento de dois tubos com circuito horizontal é perfeito para um edifício residencial de um andar com um comprimento relativamente longo, no qual é mais fácil e mais racional conectar todos os compartimentos do radiador disponíveis a uma tubulação horizontal.

Ambos os tipos de circuitos do sistema de aquecimento apresentam excelente estabilidade hidráulica e de temperatura, apenas na primeira situação, em qualquer caso, será necessário calibrar os risers localizados verticalmente, e na segunda - loops horizontais.

Tipos de sistemas de aquecimento

Tarefas de projeto de engenharia desse tipo são complicadas pela ampla variedade de sistemas de aquecimento, tanto em termos de escala quanto de configuração. Existem vários tipos de intercâmbios de aquecimento, cada um dos quais tem suas próprias leis:

1. Sistema beco sem saída de dois tubos - a versão mais comum do dispositivo, adequada para organizar circuitos de aquecimento central e individual.

Sistema de aquecimento sem saída de dois tubos

2. Sistema de um tubo ou "Leningradka" É considerada a melhor forma de construir complexos de aquecimento civil com uma potência térmica de até 30–35 kW.

Sistema de aquecimento One-pipe com circulação forçada: 1 - caldeira de aquecimento; 2 - grupo de segurança; 3 - radiadores de aquecimento; 4 - Guindaste Mayevsky; 5 - tanque de expansão; 6 - bomba de circulação; 7 - dreno

3. Sistema de tubo duplo de tipo de passagem - o tipo de desacoplamento de circuitos de aquecimento com maior consumo de material, que se distingue pela mais alta estabilidade de operação conhecida e pela qualidade de distribuição do refrigerante.

Sistema de aquecimento associado a dois tubos (circuito de Tichelman)

4. Layout de viga em muitos aspectos, é semelhante a um passeio de dois tubos, mas ao mesmo tempo todos os controles do sistema são colocados em um ponto - para o conjunto coletor.

Circuito de aquecimento por radiação: 1 - caldeira; 2 - tanque de expansão; 3 - coletor de alimentação; 4 - radiadores de aquecimento; 5 - coletor de retorno; 6 - bomba de circulação

Antes de entrar no lado aplicado dos cálculos, há algumas advertências importantes a serem feitas. Em primeiro lugar, você precisa aprender que a chave para um cálculo de alta qualidade está na compreensão dos princípios de operação de sistemas de fluidos em um nível intuitivo. Sem isso, a consideração de cada solução individual se transforma em um entrelaçamento de cálculos matemáticos complexos. O segundo é a impossibilidade prática de apresentar mais do que conceitos básicos no âmbito de uma revisão; para explicações mais detalhadas, é melhor consultar essa literatura sobre o cálculo de sistemas de aquecimento:

• V. Pyrkov “Regulagem hidráulica de sistemas de aquecimento e resfriamento. Teoria e Prática "2ª edição, 2010
• R. Jaushovets "Hidráulica - o coração do aquecimento de água".
• Manual de hidráulica da sala da caldeira de De Dietrich.
• A. Savelyev “Aquecimento em casa. Cálculo e instalação de sistemas ".

Determinação das perdas de pressão em tubos

A resistência à perda de pressão no circuito através do qual o refrigerante circula é definida como seu valor total para todos os componentes individuais. Os últimos incluem:

• perda no circuito primário, denotada como ∆Plk;
• custos locais do transportador de calor (∆Plm);
• queda de pressão em áreas especiais chamadas “geradores de calor” sob a designação ∆Ptg;
• perdas dentro do sistema de troca de calor embutido ∆Pto.

Após somar esses valores, obtém-se o indicador desejado, que caracteriza a resistência hidráulica total do sistema ∆Pco.

Além deste método generalizado, existem outros métodos para determinar a perda de carga em tubos de polipropileno. Um deles é baseado na comparação de dois indicadores vinculados ao início e ao final do pipeline. Nesse caso, a perda de pressão pode ser calculada simplesmente subtraindo seus valores inicial e final, determinados por dois manômetros.

Outra opção de cálculo do indicador desejado baseia-se na utilização de uma fórmula mais complexa que leva em consideração todos os fatores que afetam as características do fluxo de calor. A proporção a seguir leva em consideração principalmente a perda de carga de fluido devido ao longo comprimento da tubulação.

• h - perda de carga de líquido, no caso em estudo medida em metros.
• λ - coeficiente de resistência hidráulica (ou atrito), determinado por outros métodos de cálculo.
• L é o comprimento total do duto servido, medido em metros corridos.
• D é o tamanho padrão interno do tubo, que determina o volume do fluxo do refrigerante.
• V é a taxa de fluxo do fluido, medida em unidades padrão (metros por segundo).
• O símbolo g é a aceleração da gravidade, igual a 9,81 m / s2.

As perdas de pressão ocorrem devido ao atrito do fluido contra a superfície interna dos tubos

As perdas causadas por um alto coeficiente de atrito hidráulico são de grande interesse. Depende da rugosidade das superfícies internas dos tubos. As relações usadas neste caso são válidas apenas para espaços em branco de tubo redondo padrão. A fórmula final para encontrá-los se parece com esta:

• V é a velocidade de movimento das massas de água, medida em metros / segundo.
• D é o diâmetro interno que define o espaço livre para o movimento do refrigerante.
• O coeficiente no denominador indica a viscosidade cinemática do fluido.

Este último indicador refere-se a valores constantes e é encontrado em tabelas especiais publicadas em grande quantidade na Internet.

Cálculo da hidráulica de um sistema de aquecimento de água

O refrigerante circula pelo sistema sob pressão, que não é um valor constante. Ela diminui devido à presença de forças de atrito da água contra as paredes do tubo, resistência nas conexões e acessórios do tubo. O proprietário também faz a sua parte, ajustando a distribuição do calor em cada cômodo.

A pressão aumenta se a temperatura de aquecimento do refrigerante aumentar e vice-versa - cai quando diminui.

Para evitar o desequilíbrio do sistema de aquecimento, é necessário criar condições nas quais seja fornecido a cada radiador tanto refrigerante quanto necessário para manter a temperatura definida e repor as perdas de calor inevitáveis.

O principal objetivo do cálculo hidráulico é combinar os custos estimados da rede com os custos reais ou operacionais.

Nesta fase de design, o seguinte é determinado:

• diâmetro dos tubos e sua vazão;
• perdas de pressão locais em seções individuais do sistema de aquecimento;
• requisitos de balanceamento hidráulico;
• perda de pressão em todo o sistema (geral);
• taxa de fluxo ideal do refrigerante.

Para produzir um cálculo hidráulico, você precisa fazer alguns preparativos:

1. Colete dados de linha de base e organize-os.
2. Escolha um método de cálculo.

Em primeiro lugar, o projetista estuda os parâmetros de engenharia térmica da instalação e realiza o cálculo da engenharia térmica. Como resultado, ele tem informações sobre a quantidade de calor necessária para cada cômodo. Depois disso, os dispositivos de aquecimento e a fonte de calor são selecionados.

Representação esquemática de um sistema de aquecimento em uma casa particular

Na fase de desenvolvimento, é tomada uma decisão sobre o tipo de sistema de aquecimento e as características de seu balanceamento, tubos e acessórios são selecionados. Após a conclusão, um diagrama de fiação axonométrica é elaborado, as plantas baixas são desenvolvidas indicando:

• potência do radiador;
• consumo de refrigerante;
• colocação de equipamento de aquecimento, etc.

Em todas as seções do sistema, os pontos nodais são marcados, calculados e o comprimento dos anéis é aplicado ao desenho.

Cálculo da hidráulica dos dutos de aquecimento

A hidráulica calculada com competência permite a distribuição correta do diâmetro do tubo em todo o sistema

O cálculo hidráulico do sistema de aquecimento geralmente se resume à seleção dos diâmetros dos tubos dispostos em seções separadas da rede. Ao conduzi-lo, os seguintes fatores devem ser levados em consideração:

• o valor da pressão e suas diferenças na tubulação em uma determinada taxa de circulação do refrigerante;
• sua despesa estimada;
• dimensões típicas dos produtos de tubulação usados.

Ao calcular o primeiro desses parâmetros, é importante levar em consideração a capacidade do equipamento de bombeamento. Deve ser suficiente para superar a resistência hidráulica dos circuitos de aquecimento. Neste caso, o comprimento total dos tubos de polipropileno é de importância decisiva, com um aumento em que aumenta a resistência hidráulica total dos sistemas como um todo.

Com base nos resultados do cálculo, são determinados os indicadores necessários à posterior instalação do sistema de aquecimento e que atendem aos requisitos das normas vigentes.

Neste caso, o comprimento total dos tubos de polipropileno é de importância decisiva, com um aumento em que aumenta a resistência hidráulica total dos sistemas como um todo. Com base nos resultados do cálculo, são determinados os indicadores necessários à posterior instalação do sistema de aquecimento e ao cumprimento dos requisitos das normas em vigor.

O que é cálculo hidráulico

Esta é a terceira etapa do processo de criação de uma rede de aquecimento. É um sistema de cálculos que permite determinar:

De acordo com os dados obtidos, é realizada a seleção das bombas.

Para habitações sazonais, na ausência de eletricidade, um sistema de aquecimento com circulação natural do refrigerante é adequado (link para análise).

Tarefas complexas - minimizando custos:

1. capital - instalação de tubos de ótimo diâmetro e qualidade;
2. operacional:
3. dependência do consumo de energia da resistência hidráulica do sistema;
4. estabilidade e confiabilidade;
5. silêncio.

Substituir o modo de aquecimento centralizado por um individual simplifica a metodologia de cálculo

Para o modo offline, 4 métodos são aplicáveis cálculo hidráulico do sistema de aquecimento:

1. perdas específicas (cálculo padrão do diâmetro do tubo);
2. por comprimentos reduzidos a um equivalente;
3. de acordo com as características de condutividade e resistência;
4. comparação de pressões dinâmicas.

Os primeiros dois métodos são usados ​​com uma queda constante de temperatura na rede.

Os dois últimos ajudarão a distribuir a água quente pelos anéis do sistema se a diferença de temperatura na rede deixar de corresponder à diferença nos risers / ramais.