Beräkning av diametern på värmerör

Metod för att beräkna en enkel pipeline.

Första fallet:

Vi har
enkel pipeline med permanent
diameter
,
som arbetar under press
.

Ris. 41 Beräkningsschema
direkt pipeline (fall ett)

För
avsnitt 1 - 1
och 2 - 2 kommer vi att skriva
Bernoullis ekvation:

.

Eftersom
,
tryck,
då kommer ekvationen att ha formen:

(119)

Sedan vi har
hydrauliskt lång rörledning alltså
bortse från lokalt motstånd,
vi får

(120)

var
och.

Med hänsyn till lokalt
förluster

(121)

Andra fallet:

Rörledningen består
från seriekopplade rör
olika diametrar.

Ris. 42 Beräkningsschema
enkel pipeline (fall två)

Tre längder
,,med lika rördiametrar,,
.
Trycket kommer att läggas på att övervinna
huvudförlust på längden:

(122)

förlust på någon
plotten bestäms av formeln:

(123)

sedan

(144)

eller

(145)

Forcerade cirkulationssystem

Sådana system fungerar vanligtvis på gas- eller elpannor. Diametern på rören för dem bör väljas så liten som möjligt, eftersom den tvingade cirkulationen tillhandahålls av pumpen. Genomförbarheten av rör med liten diameter förklaras av följande faktorer:

• en mindre sektion (oftast är dessa rör av polymer eller metall-plast) gör det möjligt att minimera volymen vatten i systemet och därför accelerera dess uppvärmning (systemets tröghet minskar);
• installation av tunna rör är mycket enklare, särskilt om de måste gömmas i väggarna (att göra strober i golvet eller väggarna kräver mindre arbete);
• rör med små diametrar och anslutande beslag till dem är billigare, därför minskar den totala kostnaden för att installera ett värmesystem.

Med allt detta bör storleken på rören optimalt motsvara de indikatorer som tillhandahålls av tekniska beräkningar. Om dessa rekommendationer inte följs kommer värmesystemets effektivitet att minska och dess ljudnivå ökar.

Typer av radiatorer

När det gäller vilken typ av uppvärmning som är bättre för ett privat hus, är recensionerna från ägarna ganska olika, men när det gäller radiatorer föredrar många aluminiummodeller. Faktum är att kraften hos värmebatterier beror på materialet. De är bimetalliska, gjutjärn och aluminium.

En sektion av en bimetallisk radiator har en standardeffekt på 100-180 W, gjutjärn - 120-160 W och aluminium - 180-205 W.

När du köper radiatorer måste du ta reda på exakt vilket material de är gjorda av, eftersom denna indikator krävs för korrekt beräkning av effekt.

Användningen av polypropenrör

Om polypropenrör för uppvärmning används för värmekretsen, hur väljer man diametern enligt ovanstående formler? Ja, exakt samma. Men polypropenrör har en enorm livslängd, upp till 100 år, så värmesystemet, korrekt beräknat och noggrant installerat, kommer att hålla mycket länge. På frågan - hur man väljer storlek på rör för uppvärmning, kan svaret hittas i tabellerna som kan laddas ner på Internet.

Populariteten för polypropenrör för att skapa värmesystem är ganska hög, eftersom de är mycket billigare än metallrör, miljövänliga och har ett bra utseende. Och installationen av systemkretsar vid användning av sådana rör underlättas avsevärt. Specialanordningar för svetsning av rör, olika adaptrar, beslag, kranar och andra nödvändiga komponenter har utvecklats. Själva installationsprocessen liknar att montera systemet från konstruktören.

Systemval

Val av typ av pipeline

Det är nödvändigt att bestämma materialet i värmerören:

Stålrör används praktiskt taget inte idag, för på grund av deras känslighet för korrosion är deras livslängd kort, installationen är mödosam och reparationer är svåra.
Experter rekommenderar inte att använda metall-plaströr på grund av deras egenskaper, ibland spricker vid böjar under påverkan av temperatur.
Kopparrör är de mest hållbara och lätta att reparera, men också de dyraste.
Olika typer av polymerrör (till exempel gjorda av tvärbunden polyeten eller förstärkt polypropen) är ofta det bästa valet

Om ett privat hus kommer att värmas upp med plaströr, när du väljer deras varumärke, är det först och främst nödvändigt att vara uppmärksam på indikatorn som kännetecknar det tillåtna vattentrycket i produkten. För att förhindra deformation och böjning av plaströr, mycket lång raka sektioner bör undvikas

Det är också nödvändigt att observera under den första starten av värmesystemet för en kraftig temperaturförändring.

För att förhindra deformation och böjning av plaströr bör mycket långa raka sektioner undvikas. Det är också nödvändigt att observera under den första starten av värmesystemet för en kraftig temperaturförändring.

Huvudrörets parametrar

Värmerör av polypropen med olika diametrar

För värmesystemet väljs rör inte bara enligt de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos deras material. Vid konstruktionen av ett effektivt och ekonomiskt system spelar deras diameter och längd en viktig roll, eftersom rörens tvärsnitt påverkar hydrodynamiken som helhet. Ett ganska vanligt misstag är valet av produkter med för stor diameter, vilket leder till en minskning av trycket i systemet under det normala, och värmarna slutar värma. Om rördiametern är för liten börjar värmesystemet ljuda.

Huvudegenskaperna hos rören:

• Den inre diametern är huvudparametern för alla rör. Det bestämmer dess genomströmning.
• Den yttre diametern måste också beaktas vid utformningen av systemet.
• Nominell diameter är ett avrundat värde, som uttrycks i tum.

När man väljer rör för uppvärmning av ett hus på landet måste man komma ihåg att för produkter gjorda av olika material används olika mätsystem. Nästan alla gjutjärns- och stålrör är märkta enligt den inre delen. Produkter gjorda av koppar och plast - efter ytterdiameter

Detta är särskilt viktigt om systemet ska monteras av en kombination av material.

Ett exempel på matchande rördiametrar från olika material

När du kombinerar olika material i systemet, för att exakt välja rördiametern, måste du använda diameteröverensstämmelsetabellen. Den finns på Internet. Ofta mäts diametern i bråkdelar eller tum. En tum motsvarar 25,4 mm.

2. Karakterisering av blandningen

Sedan i skicket
uppgifter kan inte ändras
temperatur, vi accepterar flödet som isotermiskt,
de där. bibehålla en temperatur på 30°C för
överallt. Sammansättningen av bensenblandningen
och toluen låter dig bestämma densiteten
och blandningens viskositet.

Densitet vid 30 C:
bensen ρ_b
= 868,5 kg/m3
och toluendensitet ρ_T
= 856,5 kg/m3,
sedan blandningens densitet: ρ_centimeter
= 0,7*ρ_b
+ 0,3* ρ_T
= 0,7*868,5 + 0,3*856,5 = 864,9 kg/m3
.

Viskositet vid 30 C:
bensen μ_b
= 5,6*10-4
Pa*s och viskositet för toluen μ_T
= 5,22*10-4
Pa * s, då blandningens viskositet: lg
μ_centimeter
= 0,7*log
μ_b
+ 0,3*log
μ_T
= 0,7*log
(5,6*10-4)
+ 0,3*log
(5,22*10-4)
= -3,261 och μ_centimeter
= 5,48*10-4
Pa*s .

Beräkning av hydrauliskt korta rörledningar

Första fallet:

Vätskeutflöde
under nivån.

Ris. 43 Beräkningsschema
kort pipeline (fall ett)

vätska rinner över
från A v V.
Rörlängd
,
diameter,
nivåskillnad.
Rörelsen är stadig.

Försummar
hög hastighet
tryck
och
,
Bernoullis ekvation är:

(126)

huvudförlust
- röringång, kran, två varv, kran
och gå ur röret:

(127)

;

(128)

Beteckna
är systemets resistanskoefficient.

Eftersom
,

sedan

(129)

(130)

(131)

Beteckna:
,

sedan

, (132)

var
—
systemflödeshastighet;

- bostadsområde
flödessektion, m2.

Andra fallet:

Vätskeutflöde
i atmosfären.

Ris. 44 Beräkningsschema
kort pipeline (fall två)

Från ekvationen
Bernoulli för avsnitt 1 - 1
och 2 - 2 får vi

(133)

var

(134)

Vi har ersatt

(135)

Beteckna
,

sedan

(136)

och

(137)

Vätskeförbrukning:

(138)

eller

(139)

var
är systemets flödeshastighet.

Exempel. Definiera
fotogenförbrukning T-1
vid en temperatur
,
strömmar genom rörledningen från svetsad
rostfria rör i punkt 1
och 2 (fig. 45), om
tryck H
i tanken är konstant och lika med 7,2
m.
Längden på enskilda delar av rörledningen

,
diametrar:
,

.
Lokala tryckförluster i beräkningarna är det inte
överväga.

Ris. 45. Schema
rörledningar med parallella förgreningar

Så
hur rör 1 och 2 är parallella,
sedan det tappade trycket i dessa rör

eller

(140)

Förbi
problemets tillstånd, dimensionerna av parallell
rör gjorda av samma material,
är samma (,

)
Det är därför

och

Därmed,

;

(141)

var
-konsumtion
i pipeline;
,- flöde i parallella grenar av rörledningen.

Ekvationen
Bernoulli för avsnitt 0
— 0
och 1-1
(se fig. 45)

Så
hur
,,,,

sedan

eller

(142)

Ekvationen
(142) kan endast lösas genom grafisk analys
sätt. Ställ in på olika värden
vätskeflöde i rörledningen och för
dessa värden
Beräkna
och
:

;

(143)

.

Förbi
kända mängder
och
,
och

definiera
Reynolds siffror
och

,

(144)

För
fotogen T
— 1

,

.

På
svetsade rostfria rör
motsvarande grovhet
,
alltså den relativa motsvarigheten
rörets ojämnhet

;

.

Förbi
kända mängder

och
,

och

enligt Colebrook plot, bestämmer vi
friktionsmotståndskoefficienter

och

och vidare genom ekvation (142) sätter vi
det nödvändiga trycket. Vi minskar beräkningen till
tabell
5.

tabell
5

Betalning hydrauliska egenskaper rörledningar
,	2	5	8
,	1,02	2,55	4,09
	2,04	5,10	8,18
	0,032	0,026	0,0245
,	0,053	0,332	0,851
,	0,312	1,54	3,83
,	0,795	1,99	3,19
	1,27	3,18,	5,10
	0,032	0,0285	0,028
,	0,0322	0,202	0,519
,	0,23	1,33	3,34
,	0,574	3,07	7,69

5. Val av standardrörledningsdiameter

Branschsläpp
standardiserat utbud av rör, bland annat
som det är nödvändigt att välja rör med
diameter närmast den beräknade
(klausul 3.4.). Rör betecknas d_n
x δ, där d_n
- rörets yttre diameter, mm; δ - tjocklek
rörväggar, mm. Samtidigt det inre
rördiameter d_ext
=d_n
– 2* δ.

Gäststorlekar
rör enligt GOST 8732-78 är följande
rad, mm: 14x2; 18x2; 25x2; 32x2,5; 38x2,5; 45x3; 57x3;
76x3,5; 89x4,5; 108x4,5; 133x4; 159x4,5; 219x6; 272x7; 325x8;
377x10; 426x11; 465 x 13.

Enligt punkt 3.4.
invändig rörstorlek 32 mm, alltså
yttermått d_n
\u003d 32 + 2 * 2,5 \u003d 37 mm. närmast i storlek
rör 38x2,5 mm. Hosted internt
diameter 33 mm, alltså likvärdig
låt oss ta diametern d_eh
= 0,033 m.

Proceduren för att beräkna tvärsnittet av värmeförsörjningsledningar

Innan du beräknar diametern på ett värmerör är det nödvändigt att bestämma deras grundläggande geometriska parametrar. För att göra detta måste du känna till huvudegenskaperna hos motorvägar. Dessa inkluderar inte bara prestanda, utan även dimensioner.

Varje tillverkare anger värdet på rörsektionen - diameter. Men i själva verket beror det på väggtjockleken och tillverkningsmaterialet. Innan du köper en specifik modell av rörledningar måste du känna till följande funktioner för beteckningen av geometriska dimensioner:

• Beräkningen av diametern på polypropenrör för uppvärmning görs med hänsyn till det faktum att tillverkare anger de yttre dimensionerna. För att beräkna den användbara sektionen är det nödvändigt att subtrahera två väggtjocklekar;
• För stål- och kopparrör anges innermått.

Genom att känna till dessa funktioner kan du beräkna diametern på värmegrenröret, rör och andra komponenter för installation.

När du väljer polymervärmerör är det nödvändigt att klargöra närvaron av ett förstärkande skikt i designen. Utan den, när den utsätts för varmt vatten, kommer ledningen inte att ha den rätta styvheten.

Bestämning av systemets termiska effekt

Hur väljer man rätt rördiameter för uppvärmning och ska det göras utan beräknade data? För ett litet värmesystem kan komplexa beräkningar undvaras

Det är bara viktigt att känna till följande regler:

• Den optimala diametern på rör med naturlig cirkulation av uppvärmning bör vara från 30 till 40 mm;
• För ett slutet system med forcerad rörelse av kylvätskan bör mindre rör användas för att skapa optimalt tryck och vattenflöde.

För en exakt beräkning rekommenderas det att använda ett program för beräkning av diametern på värmerör. Om de inte är det kan du använda ungefärliga beräkningar. Först måste du hitta systemets termiska kraft. För att göra detta måste du använda följande formel:

Där Q är den beräknade värmeeffekten för uppvärmning, kW / h, V är volymen av rummet (huset), m³, Δt är skillnaden mellan temperaturerna på gatan och i rummet, ° С, K är den beräknade värmen förlustkoefficient för huset, 860 är värdet för att konvertera de mottagna värdena till ett acceptabelt kWh-format.

Den största svårigheten i den preliminära beräkningen av diametern på plaströr för uppvärmning orsakas av korrigeringsfaktorn K. Det beror på husets värmeisolering. Det tas bäst från tabelldata.

Graden av värmeisolering av byggnaden

Högkvalitativ isolering av huset, moderna fönster och dörrar installerade

Som ett exempel på att beräkna diametrarna för polypropenrör för uppvärmning kan du beräkna den erforderliga värmeeffekten för ett rum med en total volym på 47 m³. I det här fallet kommer temperaturen utanför att vara -23 ° С och inomhus - +20 ° С. Följaktligen blir skillnaden At 43°C. Vi tar korrektionsfaktorn lika med 1,1. Då blir den erforderliga termiska effekten.

Nästa steg för att välja diametern på röret för uppvärmning är att bestämma kylvätskans optimala hastighet.

De presenterade beräkningarna tar inte hänsyn till korrigeringen för grovheten på motorvägarnas inre yta.

Vattenhastighet i rör

Tabell för beräkning av värmerörets diameter

Det optimala trycket på kylvätskan i elnätet är nödvändigt för en jämn fördelning av värmeenergi över radiatorer och batterier. För det korrekta valet av värmerörens diametrar bör de optimala värdena för hastigheten på vattenförflyttning i rörledningar tas.

Det är värt att komma ihåg att om rörelseintensiteten för kylvätskan i systemet överskrids, kan främmande ljud uppstå. Därför bör detta värde vara mellan 0,36 och 0,7 m/s. Om parametern är mindre kommer ytterligare värmeförluster oundvikligen att uppstå. Om den överskrids uppstår buller i rörledningar och radiatorer.

För den slutliga beräkningen av värmerörets diameter, använd data från tabellen nedan.

Genom att ersätta formeln för beräkning av värmerörets diameter i de tidigare erhållna värdena kan det fastställas att den optimala rördiametern för ett visst rum kommer att vara 12 mm. Detta är bara en ungefärlig beräkning. I praktiken rekommenderar experter att lägga till 10-15% till de erhållna värdena. Detta beror på att formeln för beräkning av värmerörets diameter kan ändras på grund av att nya komponenter läggs till i systemet. För en exakt beräkning behöver du ett speciellt program för att beräkna diametern på värmerör. Liknande mjukvarusystem kan laddas ner i en demoversion med begränsade beräkningsmöjligheter.

Hydraulisk beräkning av en enkel kompositrörledning

,

,

Beräkningar
enkla rörledningar reduceras till tre
typiska uppgifter: bestämning av tryck
(eller tryck), flöde och diameter
rörledning. Följande är metodiken
lösa dessa problem på ett enkelt sätt
rörledning med konstant tvärsnitt.

Uppgift
1. Given:
rörledningsdimensioner
ochojämnheten i dess väggar,
flytande egenskaper,
vätskeflöde Q.

Definiera
erforderligt huvud H (ett av värdena
komponenter av tryck).

Lösning.
Bernoullis ekvation är sammanställd för
flödet av ett givet hydraulsystem. Utsedd
kontrollsektioner. Plan är valt
referens Z(0.0),
de initiala förhållandena analyseras.
Bernoullis ekvation skrivs med
med hänsyn till de ursprungliga förhållandena. Från ekvationen
Bernoulli, vi får beräkningsformeln
typ ٭.
Ekvationen löses med avseende på H.
Reynolds-talet Re bestäms
och körläget är inställt.
Värdet är hittat
beroende på körläge.
H och önskat värde beräknas.

Uppgift
2. Given:
rörledningsdimensioner
och,grovhet
dess väggar,
flytande egenskaper,
huvud H. Bestäm flödet Q.

Lösning.
Bernoullis ekvation skrivs med
med hänsyn till tidigare rekommendationer.
Ekvationen löses med avseende på det önskade
F. Den resulterande formeln innehåller
okänd koefficient
, beroende på
från Re. Direkt lägeunder villkoren för denna uppgift är det svårt,
sedan för okänd Q
kan inte förinställas Re.
Därför ytterligare lösning av problemet
utförs med metoden successiv
uppskattningar.

1. approximation:
   R_e
   → ∞

,
definiera

2:a uppskattningen:

,
hitta λII(R_eII,Δ_eh)
och definiera

Belägen
relativt fel
.
Om,
sedan slutar lösningen (för träning
uppgifter).
Annars lösningen
i den tredje approximationen.

Uppgift
3. Given:
rörledningsdimensioner (förutom diameter
d)
ojämnheten i dess väggar
,
flytande egenskaper,
huvud H, flöde Q. Bestäm diametern
rörledning.

Lösning.
När du löser detta problem,
svårt med direkt
värdedefinition
,
liknande problemet med den andra typen.
Därför är beslutet lämpligt
utföras med hjälp av en grafisk metod.
Flera diametervärden är inställda.För allamotsvarande värde hittas
huvud H vid en given flödeshastighet Q (n gånger
problem av den första typen är löst). Förbi
beräkningsresultaten plottas.
Den önskade diametern bestäms från grafen
d som motsvarar det givna värdet
tryck N.

6. Förfining av vätskehastighet

Vi uttrycker från ekvationen
(20) vätskehastighet:

w = 4*
V_c/(π*
d_eh2)
= 4*1,61*10-3/(3,14*(0,033)2)
= 1,883 m/s.

3.7. Definition
flytande rörelseläge

Vätskerörelseläge
bestäms med Reynolds ekvation
(formel (3)):

Re
=W*
d_eh
*s_centimeter
/μ_centimeter
= 1,883*0,033*864,9/5,48*10-4
= 98073.

Körläge avancerat
turbulent.

3.8. Definition
koefficient för hydrauliskt motstånd

Låt oss ta medelvärdet
grovhet l
= 0,2 mm, sedan den relativa grovheten
kommer att vara ε = l/
d_eh
= 0,2/33 = 6,06*10-3.

Låt oss kontrollera villkoret Re
≥ 220*ε -1,125.

220*(6,06*10-3)-1,125
= 68729, dvs. mindre än Re
= 98073. Rörelseområdet är sig själv likt och
hydraulisk motståndskoefficient
hittas av formel (14):

1/
λ0,5
= 2*lg(3,7/ε)
= 2*lg(3,7/6,06*10-3)
= -6,429. Därifrån λ = 0,0242.

3.9. Fynd
lokala motståndskoefficienter

Enligt punkt 3.2. och
med tanke på att koefficienterna
lokala motstånd är följande:

är ingången till röret ξ_tr
= 0,5;

—
normal ventil ξ_ådror
= 4,7;

—
knä 90
ξ_räkna
= 1,1;

är utgången från röret ξ_tisdag
= 1;

—
mätning av bländare (vid m
= (d_eh/D)2
= 0,3, sedan ξ_d
= 18,2)

∑ξ_Fröken
= ξ_tr
+ 3* ξ_ådror
+ 3* ξ_räkna
+ ξ_d
+ ξ_tisdag
= 0,5 + 3*4,7 + 3*1,1 + 18,2 + 1 = 37,1.

Geometrisk
blandningens lyfthöjd är 14 m.

3.10. Definition
total tryckförlust i rörledningen

Summan av alla benlängder
rörledning 31 m, R₁
= P₂.
Slutför sedan
nätverkets hydrauliska motstånd
formel (18):

ΔР_nätverk
= (1 + λ * I/
d_eh
+ ∑ξ_Fröken)*
ρ*W2
/2 + p*g*h_geom
+ (P₂
- R₁)
= (1 + 0,0242*31/0,033 + 37,1)*864,9*1,8832/2
+ 864,9 * 9,81 * 14 = 168327,4 Pa.

Från relationen ΔР_nätverk
= ρ*g*h
definiera h_nätverk
= ΔР_nätverk/
(ρ*g)
\u003d 168327,4 / (864,9 * 9,81) \u003d 19,84 m.

3.11.
Konstruktion av rörledningsegenskaper
nätverk

Vi kommer att anta det
nätverk egenskap är
en vanlig parabel som börjar från en punkt
med koordinaterna V_c
= 0; h
där punkten med koordinater är känd
V_c
= 5,78 m3/h
och H_nätverk
= 19,84 m. Hitta parabelns koefficient.

Allmän ekvation för en parabel
y \u003d a * x2
+b.
Om vi ​​ersätter värdena har vi 19,84 \u003d a * 5,782
+ 14. Då är a = 0,1748.

Låt oss ta några
volymetriska prestandavärden
och bestäm huvudet h_nätverk.

Låt oss lägga in data i en tabell.

Tabell - Beroende
nätverkstryck från prestanda
pump

Prestanda, m3/h	Nätverkshuvud, m
1	14,17
2	14,70
3	15,57
4	16,80
5	18,37
5,78	19,84
6	20,29
7	22,57
8	25,19
9	28,16
10	31,48

Förbi
till de erhållna poängen bygger vi en egenskap
nätverk (rad 1 i figur 2).

Figur 2 - Kombination
nätverk och pumpegenskaper:

1 - egenskap
nätverk; 2 - pumpkarakteristik; 3 -
bosättningspunkt; 4 - arbetspunkt.

Material för värmerör

Konstruktion av polymerrör

Förutom det korrekta valet av rördiametrar för värmeförsörjning måste du känna till egenskaperna hos deras tillverkningsmaterial. Detta kommer att påverka systemets värmeförlust, såväl som installationens komplexitet.

Man bör komma ihåg att beräkningen av diametrarna för värmerör utförs först efter att ha valt materialet för deras tillverkning. För närvarande används flera typer av rörledningar för att komplettera värmeförsörjningssystem:

• Polymer.De är gjorda av polypropen eller tvärbunden polyeten. Skillnaden ligger i de ytterligare komponenter som läggs till under produktionsprocessen. Efter att ha beräknat diametern på polypropenrör för värmeförsörjning måste du välja rätt tjocklek på väggen. Det varierar från 1,8 till 3 mm, beroende på parametrarna för det maximala trycket i ledningarna;
• Stål. Fram till nyligen var detta det vanligaste alternativet för att ordna uppvärmning. Trots sina mer än goda hållfasthetsegenskaper har stålrör ett antal betydande nackdelar - komplex installation, gradvis ytrostning och ökad grovhet. Alternativt kan rör av rostfritt stål användas. En av deras kostnader är en storleksordning högre än de "svarta";
• Koppar. Enligt de tekniska och operativa egenskaperna är kopparrörledningar det bästa alternativet. De kännetecknas av tillräcklig sträckning, d.v.s. om vatten fryser i dem kommer röret att expandera under en tid utan att tätheten förloras. Nackdelen är den höga kostnaden.

Förutom den korrekt valda och beräknade diametern på rören är det nödvändigt att bestämma metoden för deras anslutning. Det beror också på tillverkningsmaterialet. För polymerer används en kopplingsanslutning genom svetsning eller på limbas (mycket sällan). Stålrörledningar monteras med hjälp av bågsvetsning (anslutningar av bättre kvalitet) eller gängad metod.

I videon kan du se ett exempel på beräkning av diametern på rör beroende på kylvätskans optimala flöde: