Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
1. Projektowanie sieci przewodów
H
instalacji pompowej
Zadaniem sieci przewodów jest doprowadzenie odpowiedniej ilości H
czynnika grzejnego do kaŜdego grzejnika. Obliczeniowe strumienie wody pmax
dopływającej do poszczególnych grzejników określa wzór:
Hp
QOgrz
G =
[ 1. 1. ]
c ⋅ t − t
H
w
( z p) [ ;kg/s]
pmin
gdzie:
Qogrz
- obliczeniowa moc cieplna grzejnika nie uwzględniająca zysków ciepła, W;
V
V
p
cw
- ciepło właściwe wody 4186 J/kg⋅K;
tz
- obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację, °C;
Rys. 1. .1. Dobór pompy obiegowej
tp
- obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji, °C.
Projektowanie sieci przewodów polega na dobraniu średnic przewodów i 1. 2. Obliczanie ciśnienia czynnego w
elementów regulacyjnych w sposób zapewniający:
• odpowiedni rozdział czynnika grzejnego do poszczególnych obiegu
grzejników;
•
Ciśnienie wytworzone przez pompę wraz z ciśnieniem grawitacyjnym stateczność cieplną i hydrauliczną instalacji;
•
wywołanym róŜnicą gęstości wody w przewodach zasilającym i optymalne koszty materiałowe i eksploatacyjne.
powrotnym wywołuje krąŜenie czynnika grzejnego w przewodach
Obliczeniowe ciśnienie wytwarzane przez pompę:
1. 1. Dobór pompy obiegowej
∆p = 0 9
. ⋅ H ⋅ ρ ⋅ 9 8
. 1; [Pa][ 1. 7. ]
Wymagana wydajność pompy obiegowej:
po
p
gdzie:
1.1⋅ Qinst
3
V =
H
[ 1. .2]
p - wysokość podnoszenia dobranej pompy, m;
p
c ⋅
−
⋅ ρ
ρ - gęstość pompowanej wody, kg/m3.
w
( t t
z
w )
[
; m / s]
Ciśnienie czynne w obiegu:
gdzie:
Qins
- obliczeniowa moc cieplna instalacji, W;
p
∆
= p
∆
+ 0.75⋅ ρ − ρ ⋅
⋅
[ 1. 8. ]
cz
po
( p z) 9.81 h [ ;Pa]
cw
- ciepło właściwe wody 4186 J/kg⋅K;
tz
- obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację, °C;
t
gdzie:
p
- obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji, °C; ρ
ρ
- gęstość wody płynącej przez pompę, kg/m3.
p
- gęstość wody o temperaturze tp, kg/m3;
ρ
z
- gęstość wody o temperaturze tz, kg/m3;
Orientacyjna wysokość podnoszenia pompy:
h
- róŜnica wysokości między środkiem grzejnika i środkiem źródła ciepła , m.
p
∆
+
÷
⋅
L
zc
(100 250)
H
=
∑ [ ;m ] [ 1. .3]
p min
9.81
H O
2
⋅ ρ
1. 3. Minimalny opór działki z grzejnikiem
Aby nie dopuścić do rozregulowania hydraulicznego instalacji w p
∆ + 4⋅ R ⋅ L + R ⋅ L
obrębie pionu, objawiającego się niedogrzewaniem i przegrzewaniem zc
1
1
2
2
H
=
[
; m
] [ 1. .4]
skrajnych kondygnacji, naleŜy zapewnić odpowiedni opór działek z p max
9.81
H O
2
⋅ ρ
grzejnikami.
Minimalny opór działki z grzejnikiem określa wzór:
gdzie:
p
∆
= ρ − ρ ⋅
⋅ h
[ 1. 9. ]
g min
( p z)
∆p
9.81
[
; Pa]
zc
- opór źródła ciepła np. opór wymiennika ciepła po stronie g
instalacyjnej, Pa;
ΣL - suma długości działek w najbardziej niekorzystnym obiegu, m; gdzie:
R1
- jednostkowa strata ciśnienia w przewodzie przy przepływie hg - róŜnica wysokości pomiędzy środkami skrajnych grzejników w całkowitej ilości czynnika (G
instalacji, m.
cał) z prędkością 0.7÷0.8 m/s, Pa/m;
Q
G
inst
=
s
1. 4. Minimalny opór hydrauliczny zaworu
[ 1. 5]
ca µ
c ⋅
−
w
( t t
z
w ) [
; kg / ]
termostatycznego
W celu zapewnienia prawidłowych warunków pracy dla zaworów L1
- długość działek, przez które płynie całkowita ilości czynnika termostatycznych przy ich doborze naleŜy zadbać aby spełnione było (Gcał), m;
kryterium dławienia (autorytet zaworu). Spadek ciśnienia na zaworze R2
- jednostkowa strata ciśnienia w przewodzie przy przepływie termostatycznym powinien stanowić od 30 do 70 % strat ciśnienia w wody z prędkością 0.7÷0.8 m/s przez pierwszą za
obiegu lub w części obiegu w której ciśnienie jest stabilizowane przez rozdzielaczem działkę najniekorzystniejszego obiegu, Pa/m;
zawór utrzymujący stałą róŜnicę ciśnienia w instalacji. Minimalny opór L2
- długość działek najniekorzystniejszego obiegu pomniejszona zaworu termostatycznego moŜna wyznaczyć ze wzoru:
o długość działek, przez które płynie całkowita ilości czynnika (Gcał), m;
∆p
= 0.3⋅
; Pa [ 1. .10], gdy brak zaworu upustowego
min
∆p
v
po
L = ∑ L − L ; [m] [ 1. .6]
2
1
∆p
= 0.3⋅
; Pa , gdy zainstalowany zawór upustowy
min
∆p
v
stab
ρ
- gęstość wody płynącej przez pompę, kg/m3.
Jeśli
zawór
upustowy
stabilizuje
ciśnienie
dyspozycyjne
na
rozdzielaczach, to
∆p
= ∆p
, gdzie ∆p
stab
dysp
dysp - dyspozycyjne ciśnienie na
rozdzielaczach, [Pa]
Strona 1
Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
1. 5. Dobór średnic przewodów
gdzie:
∆pcz,i - ciśnienie czynne w i-tym obiegu, Pa;
Dobierając średnice naleŜy mieć na uwadze spełnienia następujących Σ(RL+Z)obiegu,i - suma oporów hydraulicznych działek w i-tym warunków:
obiegu, Pa.
1. Wartości oporu hydraulicznego i ciśnienia czynnego powinny być do 2) Wyznaczenie nadmiarów ciśnienia do zdławienia u podstawy siebie zbliŜone. Błąd nie powinien przekraczać 10 %:
pionu dla kolejnych obiegów:
∆ p
p
cz ≥ ∆
;
obj
δ ≤ 10%
p
∆
= p
∆
− max( p
∆
, p
∆
)
; [
Pa] [1.15]
2.
Opór działki z grzejnikiem powinien być większy lub równy nadp, i
nad , i
gdod , i
vdod , i
minimalnemu oporowi działki z grzejnikiem:
gdzie:
p
∆ ≈ p
∆
;
g
g min
∆pgdod,i -wymagana dodatkowa strata ciśnienia w i-tej działce z 3.
Opór zaworu termostatycznego powinien zapewni
grzejnikiem wynikająca z konieczność spełnienia warunku na ć spełnienie
∆
kryterium dławienia.
pgmin, Pa.
3) Określenie zastępczego nadmiaru ciśnienia do zdławienia u podstawy pionu wspólnego dla wszystkich obiegów w obrębie Dobór średnic naleŜy rozpoczynać od najbardziej niekorzystnego obiegu.
pionu:
Do wstępnego doboru średnic określamy orientacyjną jednostkową stratę
∆
=
∆
∆
∆
ciśnienia która:
p
min( p
, p
,..., p
)
; [
Pa][1.16]
nadpz
nadp 1
,
nadp,2
nadp, n
• dla najniekorzystniejszego (pierwszego) obiegu wynosi:
(
gdzie:
.
0 5 ÷ 6
.
0 7)⋅ (∆ pcz − ∆ pzc − max(∆ p
,
g
∆ p
)
min
v min
)
n
- liczba obiegów w obrębie pionu.
R
[1.11]
or
=
[Pa/m]
1
∑ L
Nadmiar ciśnienia dławimy u podstawy pionu po połowie na przewodach zasilającym i powrotnym, lub w całości na przewodzie
•
powrotnym.
dla kolejnych obiegów wynosi:
4) Wyznaczenie nadmiarów ciśnienia do zdławienia na zaworach (0 5.÷0 6.7)⋅(∆ p
p
p
p
R L
Z
[1.12]
termostatycznych:
cz − ∆
zc − max(∆
,
g
∆
)
v
− ∑ ⋅ +
min
min
(
) dz. wzp.)
Ror =
[
Pa/m]
∑ Ln
p
∆
= p
∆
− p
∆
; [
Pa] [1.17]
nadv, i
nad , i
nadpz
gdzie:
∆p
cz
- ciśnienie czynne w obiegu, Pa;
∆pzc
- opór źródła ciepła np. opór wymiennika ciepła po stronie PowyŜszy algorytm moŜna stosować tylko w instalacjach, w których na instalacyjnej, Pa;
końcach pionów zainstalowane są samoczynne zawory odpowietrzające.
∆pgmin - minimalny opór działki z grzejnikiem, Pa;
∆pvmin - minimalny opór hydrauliczny zaworu termostatycznego, Pa; ΣL
- suma długo
1. 7. Dobór elementów dławi
ści działek w najbardziej niekorzystnym obiegu,
ących.
m;
Do dławienia nadmiaru ciśnienia w obiegu naleŜy stosować armaturę ΣLn
- suma długości nowych działek w obiegu, m;
słuŜącą do regulacji wstępnej (zawory grzejnikowe i zawory odcinające z Σ(RL+Z)dz.wsp. - suma oporów hydraulicznych działek wspólnych, Pa.
regulacją wstępną), lub kryzy dławiące. W przypadku kryz dławiących ich Przewody blisko źródła ciepła dobieramy dla R nieco większego od Ror a średnicę moŜna określić ze wzoru:
przewody blisko grzejników dla R mniejszego od Ror.
Po wstępnym dobraniu średnic naleŜy sprawdzić, czy spełnione zostały 2
G
wcześniej podane warunki. Jeśli nie, to naleŜy zmienić średnice d
= 192 ⋅ 4
[
; mm][1.18.]
przewodów, a w przypadku wyczerpania wszystkich moŜliwości kr
p
∆
zastosować elementy dławiące. Przy doborze średnic naleŜy zadbać aby zdł
spełniony został warunek:
gdzie:
∆ p
R L
Z
p
p
p
G
- strumień masowy wody płynącej przez kryzę, kg/s;
cz − (∑ (
⋅ + ) obiegu + max(∆
,
gdod
∆
)
vdod
+ ∆ zc )
δ =
⋅
[1.13 ]
10 %
0
≤ 1 %
0
∆
∆
pzdł
- nadmiar ciśnienia do zdławienia, Pa.
pcz
Dla armatury umoŜliwiającej regulację wstępną naleŜy z charakterystyki dobrać odpowiednią nastawę zapewniającą odpowiedni dodatkowy spadek gdzie:
∆
ciśnienia.
pcz
- ciśnienie czynne w obiegu, Pa;
Σ(RL+Z)
Nastawy
obiegu - suma oporów hydraulicznych działek w obiegu, Pa.
∆
4
3
2
1
N
p
∆
gdod
- wymagana dodatkowa strata ciśnienia w działce z grzejnikiem p
wynikająca z konieczność spełnienia warunku na ∆p
[Pa]
gmin
obliczona z zaleŜności:
p
∆
= p
∆
− p
∆
[
; Pa] ... gdy ∆p
gdod
g min
g
g < ∆pgmin;
gdzie:
∆pg - opór hydrauliczny działki z grzejnikiem, Pa.;
∆p
∆
zd³
pvdod - wymagana dodatkowa strata ciśnienia na zaworze termostatycznym wynikaj
Charakterystyka
ąca z konieczność spełnienia warunku
przy pe³nym otwaciu
na ∆pvmin obliczona z zaleŜności:
p
∆
= p
∆
− p
∆ [
; Pa] ..... gdy ∆p
vdod
v min
v
v < ∆pvmin;
gdzie:
∆pv - opór hydrauliczny zaworu termostatycznego z otwartą nastawą wstępną, Pa.;
G [kg/s]
1. 6. Dławienie
nadmiaru
ciśnienia
w
Rys. 1. 2. Przykład doboru nastawy wstępnej dla zaworu z regulacja obiegach
wstępną
Namiary ci
śnienia w obiegach naleŜy dławić w działkach z
grzejnikami oraz u podstawy pionu. Przy czym u podstawy pionu dławimy nadmiar ci
śnienia wspólny dla wszystkich obiegów w obrębie pionu.
Poni
Ŝej podano algorytm określania nadmiarów ciśnienia.
1) Obliczenie nadmiarów ci
śnienia dla wszystkich obiegów w pionie:
∆ p
p
R L
Z
p
[1.14]
nad i = ∆ cz i − ∑
⋅ + obiegu i − ∆
,
,
(
)
[
; Pa]
,
zc
Strona 2