Калькулятор расчета гидрострелки исходя из мощности котла

Сложная, разветвленная система отопления, особенно с несколькими контурами, в каждом из которых должен поддерживаться свой температурный режим, требует дополнительного элемента, который бы обеспечивал необходимую балансировку. Задача кажется чрезвычайно сложной, но на самом деле она решается установкой достаточно простого по устройству прибора – гидравлического разделителя, который чаще в обиходе именуют «гидрострелкой».

Калькулятор расчета гидрострелки исходя из мощности котла

Такие устройства можно приобрести в готовом виде – их продают в специализированных магазинах. Опытному сварщику не составит особого труда изготовить его и самостоятельно. Главное – знать, каким параметрам должен отвечать гидравлический разделитель. В этом вопросе поможет калькулятор расчета гидрострелки исходя из мощности котла.

Несколько пояснений по проведению расчетов будут приведены ниже самого калькулятора.

Калькулятор расчета гидрострелки исходя из мощности котла

Перейти к расчётам

Пояснения по проведению расчетов

Гидравлическая стрелка – это дополнительная емкость, как правило – вертикального расположения, чаще всего изготавливаемая из трубы (хотя встречаются и с прямоугольным сечением). В нее в определенном порядке врезаны патрубки, идущие к котлу отопления и к контуру (контурам) теплообмена. По сути, на этом участке происходит разделение «малого» контура котла и протяженных контуров отопления.

Цены на гидрострелку

гидравлическая стрелка

Существуют классические схемы гидравлических разделителей – они показаны на рисунке:

Типовые схемы гидрострелок: справа – простейшая, слева – с патрубками на несколько контуров теплообмена.

Очевидно, что основными параметрами будут являться диаметры самого разделителя и патрубков. Остальные параметры – вытекают их типовой схемы.

• Данный калькулятор берет в основу расчетов мощность котла отопления.

Как определить необходимую мощность котла?

В этом вопросе читателю поможет специальный калькулятор расчета мощности котла отопления, к которому ведет рекомендуемая ссылка.

• Следующий параметр – скорость вертикального перемещения теплоносителя по гидрострелке. Чем она меньше, тем эффективнее теплоноситель очищается от шлама, от растворенных в нем газов, тем равномернее происходит смешивание горячего и остывшего потоков. Оптимальным считается показатель порядка 0,1 ÷ 0,2 м/с. В калькуляторе можно выбрать нужное значение.
• И, наконец, важным параметром является планируемый режим работы системы отопления, то есть уровни температуры в трубе подачи из котла в трубе «обратки». Необходимые значения вводятся в калькулятор.

Формулу расчета приводить в данном случае нет смысла – она лежит в основе запрограммированного алгоритма вычисления. Результат покажет оптимальный диаметр самой гидрострелки и врезаемых в нее патрубков. С остальными линейными параметрами уже определиться несложно.

Важность гидрострелки в системе отопления

В этой небольшой публикации приведены лишь некоторые краткие пояснения по проведению расчетов. А подробнее ознакомиться со всеми функциями гидрострелки системы отопления можно и нужно в специальной статье нашего портала.

Гидрострелка для отопления – назначение и основные параметры

Система отопления – это достаточно сложный «организм» для эффективного функционирования которого требуется добиться максимального согласования, балансировки работы всех его элементов. Добиться такой «гармонии» — не так просто, особенно если система сложная, разветвленная, включающая несколько контуров, различающихся и по принципу работы, и по температурному режиму. Кроме того, отопительные контуры отдельные приборы теплообмена могут иметь свои устройства автоматической регулировки и обеспечения работы, которые своим вмешательством не должны оказывать влияния на функциональные возможности «соседей».

Гидрострелка для отопления

Существует несколько подходов к достижению подобного «унисона», но одним из наиболее простых и эффективных способов является совсем несложное, но очень эффективное устройство – гидравлический разделитель, или, как его чаще называют, гидрострелка для отопления. Что это за элемент, каков принцип его работы, как его правильно рассчитать и смонтировать – в настоящей публикации.

Для чего нужен гидравлический разделитель в системе отопления

Чтобы разобраться в предназначении гидрострелки, давайте вспомним, как вообще работает автономная система отопления.

• В простейшем варианте систему с принудительной циркуляцией можно представить так.

Простейшая одноконтурная система отопления

Схема приведена с большим упрощением. Так, на ней не показаны расширительный бак и элементы группы безопасности, просто из соображений «облегчения» рисунка.

К – котел, обеспечивает нагрев теплоносителя.

N1 – циркуляционный насос, благодаря работе которого теплоноситель перемещается по трубам подачи (красные линии) и «обратки» (синие линии). Насос может быть установлен на трубе или же быть входить в конструкцию котла – особенно это характерно для настенных моделей.

На замкнутом контуре труб врезаны радиаторы отопления (РО), обеспечивающие теплообмен – тепловая энергия теплоносителя передаётся в помещения дома.

При правильном подборе циркуляционного насоса по производительности и создаваемому напору в простейшей одноконтурной системе отопления, его может быть вполне достаточно в единственном экземпляре, и особой нужды в установке дополнительных устройств вроде бы и нет. Будет по этому поводу замечание – несколько позднее.

Циркуляционные насос – важнейший элемент системы отопления

Хотя и существуют схемы с естественной циркуляцией теплоносителя, следует все же установить циркуляционный насос – это резко поднимет эффективность работы системы отопления. Как выбрать циркуляционный насос для отопления, как просчитать оптимальные параметры прибора – в специальной публикации нашего портала.

• Для небольшого дома такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в здании побольше часто приходится использовать несколько контуров отопления. Усложним схему.

Справиться ли один насос с несколькими контурами? Далеко не факт…

На данном рисунке показано, что насос обеспечивает движение теплоносителя через коллектор (Кл), откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

— Один или несколько высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).

— Водяные теплые полы (ВТП), для которых уже температура теплоносителя должна быть значительно ниже, значит будут задействованы специальные термостатические устройства. Сенсорная длина контуров теплых полов также обычно превышает в несколько раз обычную радиаторную разводку.

— Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Справится ли наш единственный насос с такой нагрузкой, с таким расходом теплоносителя? Наверное, нет. Конечно, существуют модели высокой производительности и мощности, с большими показателями создаваемого напора, но не беспредельны возможности и самого котла. Его теплообменник и внутренние патрубки рассчитаны на определенную производительность и создаваемое давление, и завышать эти значения – не следует, так как это вполне может привести к выходу из строя дорогостоящей котельной установки.

Да и сам насос, если будет работать постоянно на пике своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, вряд ли прослужит долго. Это не говоря даже о повышенной шумности мощного оборудования и немалом расходе электроэнергии.

• Какой выход – устанавливать на каждый контур собственный циркуляционный насос, рассчитанный по параметрам своей «подсистемы», которую он обслуживает.

Работа нескольких насосов требует обязательного согласования, иначе система будет разбалансированной

Итак, на каждый из контуров установлен собственный насос. Проблема решена? Увы, это далеко не так – она просто перешла в «другую плоскость» и даже усугубилась!

Чтобы такая системы работала стабильно, необходим очень точный расчет насосного оборудования. Но даже это, скорее всего, не сделает столь сложную схему равновесной. Насосы, как правило, увязаны с системами термостатического регулирования каждого из контуров, то есть их текущие, на данный момент, эксплуатационные характеристики – величины изменяющиеся. Один контур временно приостанавливает свою работу, другой, наоборот, включается. Не исключены варианты одновременного функционирования или, наоборот, временного простоя всех насосов. Циркуляция в одном контуре может создать инерционное, «паразитное» перемещение теплоносителя в другом, там, где это в настоящий момент не требуется – и так далее, разнообразных вариантов может быть немало.

В итоге это нередко приводит к недопустимому перегреву теплых полов, к неравномерности отопления различных помещений, к «запиранию» контуров и к другим негативным явлениям, которые сводят на нет старания хозяев создать высокоэффективную систему.

А хуже всего в этом случае насосу, установленному около котла – вся нестабильность параметров системы в первую очередь отражается на его работе, и в конечном итоге – на «раздерганном», не поддающимся точным регулировкам функционировании котла. А ведь нередко в крупных домах устанавливаются каскадно два и более котлов – управление такой системой становится вообще чрезвычайно сложной, почти невыполнимой задачей. Все это вызывает быстрый износ дорогостоящего оборудования.

• А выход, оказывается, совсем прост – необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Проблема балансировки решается установкой гидравлического разделителя (гидрострелки)

Именно эту функцию и выполняет гидравлическая стрелка (ГС). Это нехитрое устройство устанавливается между котлом и коллектором.

Правильное полное название гидрострелки – гидравлический разделитель. Стрелкой ее назвали, по всей видимости, потому, что она способна перенаправлять гидравлические потоки теплоносителя, обеспечивая сбалансированность всей системы в целом.

Конструкция обычной гидрострелки — чрезвычайно проста

Конструктивно этот элемент представляет собой полую трубу круглого или прямоугольного сечения, заглушенную с обоих торцов, с двумя парами патрубков – выходных, для подачи, и входных – для трубы «обратки».

По сути, образуются два взаимосвязанных, но, по сути – независимых друг от контура: малый конур котла и большой, включающий коллектор со всеми разветвлениями на остальные контуры. В каждом из этих двух контуров свой расход и скорость движения теплоносителя, которые не оказывают сколь-нибудь значимого влияния друг на друга. Обычно показатель Q1 – величина стабильная, так как насос котла работает постоянно на одних оборотах, Q2 – изменяющаяся по ходу текущей работы системы отопления.

По сути, система разделяется на малый контур котла и большой — с приборами теплообмена.

Диаметр трубы подбирается таким образом, чтобы создавался участок пониженного гидравлического сопротивления, что позволяет выровнять давление в малом контуре, поставить его вне зависимости от работы или простоя рабочих контуров. В целом это приводит к сбалансированной работе каждого из участков системы отопления, к плавному, не подверженному скачкам давления и температуры функционированию котельного оборудования и всей системы в целом.

Как работает гидравлический разделитель

В принципе, возможны три режима функционирования гидравлического разделителя.

Иллюстрация	Описание режима работы гидрострелки
	Это – практически идеальное, равновесное состояние системы. Напор, созданный насосом малого контура котла равен суммарному напору всех контуров отопления (Q1 = Q2). Температура на входе и выходе подачи равны (t1 = t3). Аналогичная ситуация и на патрубках «обратки» (t2 = t4). Вертикальное перемещение теплоносителя минимально или даже вовсе отсутствует. На практике такая ситуация если и встречается, то крайне редко, эпизодически, так как параметры работы контуров отопления имеют тенденцию к периодическому изменению.
	Ситуация вторая. Суммарный расход теплоносителя в контурах отопления превышает аналогичный показатель насоса котла (Q1 . По сути, можно охарактеризовать так, что «спрос» на воду превышает то, что может «предложить» котел. Ситуация достаточно часто встречающаяся, когда одновременно задействовано большинство контуров. В этом случае образуется вертикальный восходящий поток от патрубка обратки большого контура к патрубку подачи. Перемещаясь вверх, вертикальный поток перемешивается с горячим теплоносителем, поступающим от котла. Температурный режим: t1 > t3, t2 = t4.
	Ситуация диаметрально противоположная – расход в малом контуре (не изменяясь номинально) стал выше, чем суммарно в контурах отопления (Q1 > Q2). «Предложение» превысило «спрос» на теплоноситель. Типичные причины такой ситуации: – срабатывание термостатической аппаратуры на контурах отопления или на бойлере косвенного нагрева, временно выключающей подачу теплоносителя. – временное полное отключение одного или нескольких контуров из-за невостребованности в отоплении тех или иных помещений. – временный вывод из эксплуатации контуров для проведения ремонтных или профилактических работ. – запуск котельного оборудования для прогрева, с постепенным ступенчатым подключением рабочих контуров. Ничего критичного не происходит – контур котла работает в большей части «на себя», перекачивая основной объем теплоносителя по малому кругу. В самой гидрострелке образуется вертикальный нисходящий поток, от подачи к «обратке». Температурный режим: t1 = t3, t2 > t4. При таком режиме работы температура в «обратке» достаточно быстро доходит до порога срабатывания автоматического отключения котельного оборудования, чем достигается рациональное использование топлива.

Гидравлический разделитель может выполнить еще ряд полезных функций.

• Прежде всего – обещанное замечание про систему отопления не самого разветвленного типа. Гидрострелка может стать полезным, а иногда даже – и обязательным элементом в том случае, если теплообменник котла изготовлен из чугуна.

Чугунные теплообменники не любят резких перепадов температур — могут дать трещину

При всех своих достоинствах этот металл все же обладает существенным недостатком – механической и термической хрупкостью. Резкий перепад температуры с большой амплитудой может привести к появлению трещины в чугунной детали. Таким образом, при розжиге системы отопления в холодное время года может возникнуть очень существенная разница температур – в топке и в трубе обратки. Прогрев теплоносителя в большом контуре займет немало времени, и этот период является весьма критичным для чугунного теплообменника. А вот если контур «укоротить», то есть запустить через гидравлический разделитель, нагрев теплоносителя осуществится гораздо быстрее, и вероятность деформации теплообменника котла будет минимальной.

Цены на гидравлический разделитель STOUT

Гидравлический разделитель STOUT

Кстати, некоторые производители котельного оборудования с чугунными теплообменниками прямо указывают на необходимость установки гидрострелки – нарушение этих требований влечет прекращение гарантийных обязательств.

• Резкое расширение объема в трубе гидрострелки и вызванное этим падение скорости движения жидкости вполне можно дополнительно «поставить на службу».

Возможные дополнительные функции гидрострелки — сепарация воздуха и очистка теплоносителя от твердых взвесей

1. Полностью исключить газообразование в теплоносителе – практически невозможно, поэтому в системе отопления устанавливаются спускные краны Маевского или автоматические воздухоотводчики – в группе безопасности, на радиаторах отопления и т.п. Очень эффективным, за счет большого объема, сепаратором воздуха способен стать и гидравлический разделитель. Для этого на него сверху врезают автоматический воздухоотводчик (поз. 1). Кроме того, на моделях заводского производства часто внутри цилиндра устанавливается специальная мелкоячеистая сетка, которая способствует активному отделению растворенного воздуха от жидкости с последующим выпуском его через отводчик.
2. Резкое замедление скорости потока способствует гравитационному оседанию твердых взвесей, появление которых вполне вероятно в теплоносителе. Если снизу установить кран (поз. 2), то появится возможность регулярно очищать систему от скопившегося шлама.

Видео: Анимированная демонстрация функционирования гидравлического разделителя

Специфика конструкции гидравлического разделителя

Как видно из изложенного, конструкция гидравлического разделителя – достаточно незамысловата. Тем не менее, она должна подчиняться определенным правилам.

В продаже в специализированных магазинах можно встретить немало предложений, разных размеров и конфигураций, то есть имеется возможность подобрать модель, максимально по своим параметрам подходящую под имеющуюся или планируемую систему отопления. Нередко встречаются оригинальные модели, которые конструктивно совмещают и сам гидравлический разделитель, и коллектор для подключения контуров. Иногда можно увидеть гидрострелки и вообще необычной звездчатой конфигурации.

Разнообразные варианты гидравлических разделителей заводского изготовления

Однако, если посмотреть на стоимость этих изделий, то наверняка возникнет мысль о возможности самостоятельного изготовления. И вправду, для хозяина дома, знакомого со слесарными и сварочными работами смонтировать гидравлический разделитель – не должно составить особого труда. Главное, соблюсти рекомендуемые размерные параметры, которые обеспечат оптимальную функциональность прибора.

Классическая схема гидравлического разделителя основывается на правиле «трех диаметров». Как это выглядит – показано на схеме.

«Классическая» схема по принципу «трех диаметров»

Диаметры, безусловно, показывают внутренний, условный проход, вне зависимости от толщины стенок.

Другая схожая схема — с патрубками, чередующимися по высоте. Ее пропорции показаны на второй схеме.

Схема с чередованием патрубков по высоте

Считается, что «ступенька вниз» для подачи будет способствовать лучшей сепарации газов, а «ступенька вверх» на обратке эффективнее отделяет твёрдые взвеси.

Как рассчитать диаметр гидрострелки D – будет рассказано в следующем разделе публикации. А пока что стоить заметить, что подобное соотношение диаметров выбрано неслучайно. Одна из главных целей – обеспечить скорость вертикальных потоков в пределах 0,1 ÷ 0,2 м/с, не более. Для чего это нужно:

• Минимальная скорость обеспечивает максимальную очистку теплоносителя от шлама, способствует лучшей сепарации воздуха.
• При небольшой скорости обеспечивается наиболее качественная естественная конвекция горячего, из подачи, и остывшего, из «обратки» теплоносителя. Это создает определенную температурную градацию по высоте – подобным свойством нередко пользуются применяя гидрострелка в качестве коллектора с разным температурным напором — отдельно для высокотемпературных (радиаторы или бойлер) и низкотемпературных («теплые полы») контуров. Такой подход позволяет снизить нагрузки на терморегулирующее оборудование, повысить общую эффективность каждого из контуров и всей системы в целом.

Гидравлический разделитель, позволяющий добиться градиента температур по высоте

Следует сказать, что вертикальное расположение гидрострелки, хотя и считается «классическим», но отнюдь не является догмой. Если не брать в расчет функции отделения из теплоносителя воздуха и сбора твердых взвесей, то, в зависимости от конкретных условий расположения труб в системе отопления, можно принять и горизонтальный вариант. Причем, даже расположение патрубков подачи и обратки котлового и отопительного контуров тоже может меняться. Несколько примеров представлено на схеме ниже.

Возможные схемы горизонтального размещения гидравлического разделителя

При таком расположении гидравлического разделителя требование к минимизации скорости потока в нем уходит на «второй план» — отделения осадков не требуется, а смешивание происходит за счет встречного направления потоков из первичного котлового контура и контура отопления. Это позволяет задействовать при изготовлении трубы меньшего диаметра. Но при этом необходимо создать условия, чтобы обеспечивалось качественное перемешивание. Для этого подающий и обратный патрубки каждого их контуров должны быть разнесены на расстояние, не менее чем четыре диаметра d, и при этом при любом диаметре патрубка эта дистанция не может быть менее 200 мм.

Пример смонтированной горизонтальной гидрострелки

Гидрострелка не обязательно всегда является сварной стальной конструкцией. Можно встретить немало примеров, когда мастера их изготавливают из медных труб или даже из полипропилена – такое устройство вообще будет стоить совсем недорого. Правда, при использовании пластика температурный режим в системе отделения не должен превышать максимальных 70 °С.

Гидравлический разделитель выполнен из полипропиленовых труб

Можно встретить и совсем неожиданные решения. Так, например, гидравлический разделитель выполняют из труб небольшого диаметра, придавая ему вид решетки. При таком подходе вполне можно ограничиться полипропиленовыми или даже металлопластиковыми трубами Ø 32 мм.

Решетчатый гидравлический разделитель из труб небольшого диаметра

Следуя этому же принципу, некоторые мастера устанавливают вместо такой решетки несколько секций старого ненужного радиатора отопления. С функцией гидравлического разделителя такое устройство справится в полной мере. Правда, необходимо учесть то, что неизбежны большие тепловые потери. Придётся продумать качественную термоизоляцию подобной импровизированной гидрострелки.

Расчет стандартного гидравлического разделителя

Предлагаемые в продаже готовые гидравлические разделители рассчитаны на определенную мощность системы отопления. Но если принято решение самостоятельно изготовить эту, в принципе, несложную конструкцию, то важно рассчитать базовые параметры – минимальный диаметр самой гидрострелки и диаметры подводящих патрубков. После этого, руководствуясь схемами, представленными выше, несложно будет составить собственный чертеж.

Ниже будут представлены два варианта расчета гидравлического разделителя «классического» вертикального типа.

Расчет от мощности системы отопления

Существует универсальная формула описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки»

Q = W / (с × Δt)

Q – расход, л/час;

W – мощность системы отопления, кВт

с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)

Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.

Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен:

Q = S × V

S – площадь поперечного сечения трубы, м²;

V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, для качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с. Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час. Можно взять усредненное значение – 540 м/час

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр.

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставляем значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt)

= 0,0451 × √(W/Δt)

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:

• D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:

• D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с;
• D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Быстро провести расчеты поможет встроенный калькулятор, размещенный ниже:

Калькулятор расчета рекомендуемых параметров гидрострелки по мощности и разнице температур

Перейти к расчётам

Расчет параметров гидрострелки на основании производительности насосов

Есть и другой способ определить требуемые минимальные размерные параметры гидравлического разделителя. В этом случае за исходные величины будут браться величины производительности насосов в контуре котла и всех контуров отопления и, при наличии, горячего водоснабжения.

Как уже было понятно из описания принципа работы гидрострелки, ее основное предназначение – не перегружать насосное оборудование котельной установки, обеспечивая при этом должный расход теплоносителя во всех контурах отопления. Так на практике и получается, что суммарная производительность всех насосных установок всегда выше аналогичного показателя насоса, обеспечивающего циркуляцию непосредственно через котел.

В самом «пиковом» варианте, когда одновременно задействованы все насосы во всех контурах, суммарная производительность через гидрострелку стане равна разнице:

Q = ∑Qот. – Qкот.

∑Qот. – суммарная производительность всех насосов на контурах отопления и, если есть, на бойлере косвенного нагрева, м³/час

Qкот. – производительность циркуляционного насоса в малом контуре котла отопления. м³/час.

Вернемся вновь в формулам, которые рассматривались выше.

S = W / (с × Δt × V)

Мощность, как уже было показано выше, равна:

W = Q × с × Δt

Значит,

S = (Q × с × Δt) / (с × Δt × V) = Q / V

Отсюда осталось совсем немного для определения диаметра:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (Q /(π × V)) = 2 × √ ((∑Qот. – Qкот.) / (π × V))

Уточнить паспортные характеристики установленного или планируемого к установке насосного оборудования – несложно. Единственное, при расчетах не забывайте приводить значение производительности к единым величинам — м³/час, а скорость потока через гидрострелку – к м/час. Полученный результат останется привести к миллиметрам, умножив на 1000.

Можно сразу упростить формулу, введя константы и рекомендуемую скорость потока, как и в первом расчете. В итоге получаются следующие выражения:

При скорости вертикального потока равной:

• 0,1 м/с: D = 59,5 × √ (∑Qот. – Qкот.)
• 0,15 м/с: D = 48,6 × √ (∑Qот. – Qкот.)
• 0,2 м/с: D = 42,1 × √ (∑Qот. – Qкот.)

Эти соотношения заложены в размещенный ниже калькулятор:

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Перейти к расчётам

Рассчитанные величины являются минимальными. Если диаметр будет выше, то никакой беды от этого не случится – плавность работы системы отопления только выиграет. А вот заужение ниже расчетной величины – недопустимо!

Естественно, при приобретении или самостоятельном изготовлении гидравлического разделителя ориентируются на стандартные диаметры труб, но только приведенные от полученных результатов обязательно в большую сторону.

Заключение

Подводя итоги публикации, отметит еще раз основные достоинства системы отопления, оснащенной гидравлическим разделителем:

• Чугунный теплообменник котла получает надежную защиту от тепловых ударов. Что продлевает срок службы котельного оборудования.
• Намного упрощается подбор насосов. Для каждого контура модно приобрести прибор необходимой производительности, и это не потребует установки мощного насоса в контуре котла – гидрострелка в полной мере нивелирует этот дисбаланс.
• Расход теплоносителя через котел отличается стабильностью, то есть оборудование всегда работает в штатном оптимальном режиме, без скачков давления и температуры.
• Вся система отопления в целом получается сбалансированной, все контуры независимы и не оказывают значимого влияния один на другой.
• Появляется возможность удаления шлама и газов.

И напоследок – еще один видео-сюжет о значимости гидрострелки в системе отопления:

Видео: Насколько важна гидрострелка в разветвлённой системе отопления?

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Гидравлический разделитель или, иначе, гидрострелка системы отопления – простой по конструкции, но важнейший по функциональности элемент, обеспечивающий плавную и легко настраиваемую работу всех приборов и контуров. Особое значение он приобретает при наличии нескольких источников тепла (котлов или иных установок), независимых друг от друга контуров, в том числе – и горячего водоснабжения, запитанного через бойлер косвенного нагрева.

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Гидравлический разделитель можно приобрести готовый или сделать собственными силами. В любом случае, необходимо знать его линейные параметры. Одним из способов их расчета является алгоритм, берущий в основу производительность задействованных в системе циркуляционных насосов. Формула – достаточно громоздкая, поэтому лучше использоваться специальный калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов, который размещен ниже.

Цены на гидрострелку

гидравлическая стрелка

В завершающем разделе публикации даны соответствующие пояснения по проведению вычислений.

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Перейти к расчётам

Пояснения по проведению расчетов

Размеры гидравлического разделителя должны обеспечивать падение скорости вертикального перемещения теплоносителя до оптимального уровня, обеспечение потребности каждого контура в необходимом количестве теплоносителя, создание условий, при котором пуск или закрытие любого из контуров не отражались бы на работе остальных и на эффективности всей системы в целом.

Как правило, каждый из контуров оснащается собственным циркуляционным насосом. Сбалансировать их работу так, чтобы один не оказывал влияния на другой – без гидравлического разделителя практически невозможно.

Классические размерные пропорции гидрострелки показаны на иллюстрации ниже:

Пропорции линейных размеров гидравлических разделителей, от простого доя сложного.

Значит, рассчитав минимальный размер диаметра патрубка D, можно определить и остальные размеры гидрострелки.

Для расчетов потребуются следующие данные:

• Скорость вертикального перемещения теплоносителя в гидрострелке. Рекомендуемая – от 0,1 до 0,2 м/с. Это обеспечивает хорошее смешивание потоков, а кроме того, самопроизвольное очищение жидкости от нерастворимого шлама и от газов.
• Производительность каждого из включенных в схему циркуляционных насосов. Даже если все контуры не будут задействованы одновременно, все же стоит подстраховаться и провести расчет для полной нагрузки.

В калькуляторе должны быть указаны все циркуляционные насосы, причем, отдельным пунктом – для «малых» контуров, замыкающихся на источниках тепловой энергии. Обратите внимание, что и для «малого» контура могут указываться несколько циркуляционных насосов, например, если в системе установлены два котла.

Где узнать производительность насосов?

Этот параметр может быть вынесен на шильдик прибора и указан в его паспорте – Qmax. Если система только проектируется, то

производительность циркуляционного насоса рассчитывается по определенному алгоритму – он реализован в специальном калькуляторе (можно перейти по ссылке).

• Показатели производительности могут указываться в литрах в минуту или в кубометрах в час. Калькулятор позволяет выбрать наиболее удобную единицу измерения.
• Итоговый результат будет показан в миллиметрах (диаметры патрубков и самого разделителя).

Основные функции и особенности устройства гидравлического разделителя.

Тем, кто с таким устройством сталкивается впервые, необходимо пройти небольшой «ликбез». Подробно о гидрострелке системы отопления – читайте в специальной публикации нашего портала.

Калькулятор расчета гидрострелки с учетом насосного оборудования

Ссылка на статью успешно отправлена!

Отправим материал вам на e-mail

Гидравлический разделитель или гидрострелка – важный элемент отопительной системы. Она имеет несложное устройство и обеспечивает производительность и легкую работу различных контуров и механизмов в конструкции. Она актуальна если есть несколько котлов или других приборов, а также при наличии разных контуров, которые работают отдельно друг от друга.

Данный прибор можно приобрести в готовом виде или даже сделать самостоятельно. При любом варианте, важно изучить параметры подобного оборудования. Важным вариантом вычисления является специальный алгоритм, в котором учитываются показатели циркуляционных насосов. Так как формула слишком сложна, то рекомендуется воспользоваться специальным калькулятором для определения параметров гидрострелки с учетом насосного оборудования.

Ниже приведены особенности подобных вычислений.

Установка полезного оборудования в схему отопления

Содержание статьи

Калькулятор для вычисления параметров гидрострелки с учетом производительности насосов

Что нужно учитывать для грамотного вычисления   

Габариты гидрострелки должны способствовать снижению скорости вертикального передвижения теплоносителя до нужного значения. При этом обеспечивается потребность отдельных линий в теплоносителе. В этом случае запуск одного из контуров не окажет особое влияние на функционирование остальных, а также не отобразится на производительности всей системы. При этом  отдельные контуры оборудуются отдельным циркуляционным насосом. Для правильной балансировки их работы и применяется гидрострелка.

Особенности работы оборудования с гидрострелкой

Выяснив сечение патрубка, можно узнать и другие параметры гидравлического разделителя. При расчетах применяются такие значения:

• скорость передвижения теплоносителя в гидравлическом устройстве. Чаще всего это – 0,1-0,2 м/с. При этом обеспечивается перемешивание потоков, а также происходит чистка вещества от лишних компонентов;
• производительность всех подсоединенных к конструкции циркуляционных насосов. Даже если не предполагается подключение всех контуров, то важно защититься и произвести вычисления для полноценной загрузки. В программе необходимо указать все циркуляционные насосы. Нужно обозначить приборы в малых контурах, которые выходят к источникам тепла. Если присутствует несколько котлов, то и устройств в  маленьком контуре будет несколько;
• значения могут  предоставляться в кубометрах в час или в литрах в минуту. При этом программа помогает подобрать оптимальную единицу измерений;
• результат значения отображается в миллиметрах.

Работа гидрострелки в сочетании с насосным оборудованием

Чтобы узнать производительность насоса, нужно посмотреть на шильдик устройства. Он указывается в паспорте, как Qmax. Если система проектируется, то данный показатель вычисляется по определенному алгоритму с учетом необходимых параметров.

Перед тем, как использовать гидравлический разделитель, специалисты рекомендуют узнать больше информации о характеристиках подобного прибора. Это особенно важно при самостоятельной проектировке и установке оборудования.

Статья по теме:

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Расчет гидрострелкиМастер водовед

09 апреля 2014г.

Если вы считаете, что понять устройство гидрострелки может только специалист с техническим образованием, то вы ошибаетесь. В данной статье мы в доступной форме объясним назначение  основные принципы ее функционирования и  рациональные методики расчета.

Гидрострелка (синонимы: гидродинамический термо разделитель, гидравлический разделитель,а на русском  языке — анулоид ) — это устройство, предназначенное для выравнивания как температуры, так и давления в системе отопления.Если проще сказать то мы обнуляем давление в подаче и давление в обратке.

Основные функции 

1. увеличения энергоэффективности посредством возрастания КПД котла, насосов, что приводит к снижению затрат на топливо;
2. обеспечения устойчивой работы системы;
3. исключения гидродинамического воздействия некоторых контуров на совокупный энергетический баланс всей системы отопления (для разделения контура радиаторного отопления и котла отопления).

Какие существуют формы гидрострелки

Гидродинамический термо разделитель представляет собой вертикальную объемную емкость, которая на поперечном сечении может быть в виде круга либо квадрата

С учетом теории гидравлики, гидрострелка округлой формы функционирует лучше, чем ее аналог квадратной формы.

Тем не менее, второй вариант оптимально вписывается в интерьер. Прежде чем изучить принцип работы гидрострелки, обратите внимание на нижеприведенную схему.

 

Насосы Gp и Gs создают расход  соответственно в первом и втором контурах. Благодаря работе насосов осуществляется циркуляция теплоносителя в контурах и его перемешивание в гидрострелке.

Вариант 1. Если Gp  =Gs осуществляется движение теплоносителя из одного контура во второй,тогда температура в первичном контуре и во вторичном одинаковая.

Вариант 2. Если Gp >Gs происходит перемещение теплоносителя в гидрострелке сверху вниз,при этом температура в подающем контуре будет одинаковая как в первичном контуре,так и во вторичном.

Вариант 3. Если Gp <Gs  теплоноситель движется снизу вверх в гидрострелке,теперь температура обратной линии одинаковая как в первичном контуре .так и во вторичном.

Исходя из вышеизложенного следует что Гидрострелку необходимо выбирать по максимальному расходу в любом из отопительных контуров.

Таким образом, гидродинамический термо разделитель понадобиться в том случае, когда имеется сложная по конструкции система отопления, состоящая из множества контуров.

Немного о цифрах…

Существует несколько методов, с помощью которых осуществляется расчет гидро стрелки.

Диаметр гидравлического разделителя определяется по следующей формуле:

где D — диаметр гидрострелки, Q – расход воды (м3/с), π — константа, равная  3,14, а V – вертикальная скорость потока (м/с). Необходимо отметить, что экономически выгодная скорость равна 0,1 м/с.

Численные значения диаметров входящих в гидрострелку патрубков рассчитываются также по вышеуказанной формуле. Отличие состоит в том, что скорость в данном случае составляет 0,7-1.2 м/с, а расход (Q) рассчитывается для каждого носителя в отдельности.

Объем гидрострелки влияет на качество функционирования системы и помогает регулировать температурные скачки. Эффективный объем системы отопления с гидрострелкой составляет 100-300 литров.

Для определения оптимальных размеров гидродинамического термо разделителя  используется метод трех диаметров и чередующихся патрубков.

Расчет ведем по формуле:

где  π — константа, равная  3,14, Р — мощность котла (в Дж), С — теплоемкость теплоносителя (для воды 4,183 кДж/(кг•°С), W — скорость, с которой движется теплоноситель в гидрострелке (м/с), ΔT — разность температур  точками подачи тепла от котла (верхней и нижней).

( 3 • d )-  показатель вычисленный   путем проб и ошибок.

Мощность котла	Dу труб от котла	Dу трубы под стрелку
70 кВт	32	100
40 кВт	25	80
26 кВт	20	65
15 кВт	15	50

Только плюсы и никаких минусов

Исходя из вышесказанного, можно выделить следующие преимущества применения гидравлических стрелок:

1. оптимизация работы и увеличение срока эксплуатации котельного оборудования;
2. устойчивость системы;
3. упрощение подбора насосов;
4. возможность осуществлять контроль за температурным градиентом;
5. при необходимости можно изменять температуру в любом из контуров;
6. удобство в использовании;
7. высокая экономическая эффективность.

Чтобы не беспокоиться о бесперебойной работе системы отопления, свести к минимуму теплопотери, увеличить КПД котла, поддерживать температурный режим во всем доме на максимально комфортном и стабильном уровне, необходима гидрострелка. Эта емкость стабилизирует распределение теплоносителя по всей площади помещения, продлит срок эксплуатации отопительной системы, так как предупреждает возникновение гидравлических ударов.

Почему расчет и установку гидрострелки доверяют нам

Не стоит заниматься установкой гидрострелки самостоятельно. Лучше – обратиться в нашу организацию, потому что:

• у нас в штате имеются опытные инженера-проектировщики, которые правильно выполнят все расчеты;
• наши мастера-наладчики грамотно проведут все монтажные работы;
• выполним не только пуско-наладочные работы, но и обеспечим последующее обслуживание;
• нам доверяют люди, потому что мы делаем все качественно и на долгие годы.

Как определить правильный размер гидравлической стрелки.

Расчет гидрострелки сводится к определению диаметра установки, при которой поток в контурной системе отопления равняется потоку  теплоносителя котла(необходимо стремится).

При таких условиях возможна слаженная работа не только основного нагревательного элемента, но и циркуляционных насосов, термоголовок и обогревательных приборов в целом. В помещении поддерживается нужный температурный режим.

Методы ведения возможных расчетов:

• • зависимость диаметра гидрострелки от максимальной скорости потока воды в отопительной системе. Здесь D – искомая величина, измеряется в миллиметрах.

, где

d – среднее значение диаметра патрубков, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя в гидрострелке, мм;

G – поток теплоносителя через разделитель, куб. м/час;

w — скорость движения теплоносителя через поперечное сечение гидрострелки, м/сек. Оптимальное значение – 0,2 м/сек;

• • Расчет гидрострелки от мощности установленного нагревательного элемента (котла). Данная формула применяется тогда, когда еще не известна величина потока теплоносителя в системе (нет циркуляционного насоса), но котел куплен и установлен.

w — скорость движения теплоносителя через поперечное сечение гидрострелки, м/сек. Оптимальное значение – 0,2 м/сек;

c — теплоемкость теплоносителя, в большинстве случаев это вода;

P – средняя мощность установленного котла или котлов, кВт;

∆T – разность температуру между подающей трубой и обраткой в системе отопления.

При неправильно проведенных расчетах возможно два варианта развития событий. Это когда сила потока контура отопления больше силы потока контура котла. В таком случае происходит перерасход потребляемой энергии, так как для обогрева помещения достаточно одного нагревательного элемента, а не нескольких.

Второй вариант – поток котла больше потока контура отопления. В таком случае также происходит перерасход энергии, так как помещение достаточно хорошо прогрето. Еще один минус – в помещении жарко, что неблагоприятно влияет на самочувствие человека.

Стоимость  гидрострелки 2500 руб

Специалисты нашей компании не допустят по данных ошибок, ведь обладают достаточно большим опытом в установке и изготовлении гидро стрелки.

Заказать расчет гидро стрелки Вы можете по телефонам: +7(985)825-93-53, +7(985)420-00-70 или по e-mail [email protected]

Гидрострелка для отопления расчет и схема установки

Отопительная система является крайне сложным и запутанным «организмом», который для нормальной и эффективной работы нуждается во всестороннем согласовании, балансировке функционирования каждого отдельного элемента. И добиться такого рода гармонии нелегко, в особенности, если система отопления отличается сложностью, состоит из нескольких контуров и множества разветвлений, действующих по разным принципам и имеющих разные показатели температуры рабочей жидкости. Более того, эти контуры, равно как и другие приборы теплообмена, могут оснащаться своими приборами автоматического регулирования и «жизнеобеспечения», если можно так выразиться, которые не должны вмешиваться своей работой в деятельность других элементов.

Гидрострелка для отопления

Содержание статьи:

Сегодня для получения «гармонии» отеплительной системы применяется сразу несколько способов, однако самым простым и вместе с тем эффективным считается предельно простое в своем устройстве приспособление – гидравлический разделитель, который больше известен в кругу покупателей как гидрострелка для отопления. О том, что собой представляет данный прибор, как он действует, каковы необходимые расчеты и действия при установке, пойдет речь в сегодняшней статье.

Роль гидрострелки в современных отопительных системах

Дабы выяснить, что собой представляет гидрострелка и какие функции она выполняет, вначале ознакомимся с особенностями работы индивидуальных отопительных систем.

Простой вариант

Самый простой вариант отопительной системы, оборудованной циркуляционным насосом, будет выглядеть примерно следующим образом.

Безусловно, данная схема существенно упрощена, поскольку многие элементы сети в ней (к примеру, группа безопасности) попросту не показаны, чтобы «облегчить» картинку для восприятия. Итак, на схеме вы можете увидеть, прежде всего, отопительный котел, благодаря которому и нагревается рабочая жидкость. Также виден циркуляционный насос, посредством которого жидкость движется по подающему (красному) трубопроводу и так называемой «обратке». Что характерно, такой насос может устанавливаться как в трубопровод, так и непосредственно в котел (последний вариант присущ больше приборам настенного типа).

Обратите внимание! Еще в замкнутом контуре имеются отопительные радиаторы, благодаря которым и осуществляется теплообмен, то есть генерируемое тепло передается в помещение.

Если насос грамотно подобран в плане давления и производительности, то его одного будет вполне достаточно для одноконтурной системы, следовательно, нет никакой необходимости в использовании иных вспомогательных устройств.

Более сложный вариант

Если площадь дома достаточно большая, то представленной выше схемы для него будет явно недостаточно. В таких случаях применяется сразу несколько отопительных контуров, поэтому схема будет выглядеть несколько по-другому.

Здесь мы видим, что посредством насоса рабочая жидкость поступает в коллектор, а оттуда уже передается на несколько отопительных контуров. К последним можно отнести следующие элементы.

1. Контур высокой температуры (или несколько), в котором имеются коллекторы или же обычные батареи.
2. Системы ГВС, оснащенные бойлером косвенного нагрева. Требования к перемещению рабочей жидкости здесь особенные, поскольку температура подогрева воды в большинстве случаев регулируется изменением расхода жидкости, проходящей через бойлер.
3. Теплые полы. Да, температура рабочей жидкости для них должна быть на порядок ниже, поэтому и используются особые термостатические устройства. Тем более что контуры теплого пола имеют длину, существенно превышающую стандартную разводку.

Вполне очевидно, что один циркуляционный насос с такого рода нагрузками не справится. Безусловно, сегодня продаются высокопроизводительные модели повышенной мощности, способные создавать достаточно высокое давление, однако стоит подумать и о самом отопительном приборе – его возможности, увы, не безграничны. Дело в том, что элементы котла изначально предназначаются на определенные показатели напора и производительности. И данные показатели превышать не стоит, поскольку это чревато поломкой дорогостоящей отопительной установки.

Помимо того, сам циркуляционный насос, функционируя на пределе собственных возможностей для того, чтобы обеспечивать жидкостью все контуры сети, долго прослужить не сможет. Чего уж говорить о сильном шуме и расходе электрической энергии. Но вернемся к теме нашей статьи – к гидрострелке для отопления.

Можно ли устанавливать по одному насосу на каждый контур?

Казалось бы, вполне логично оборудовать каждый отопительный контур своим циркуляционным насосом, соответствующим всем необходимым параметрам, чтобы решить проблему. Так ли это? К сожалению, даже в таком случае проблема не решится – она попросту перейдет в другую плоскость! Ведь для стабильного функционирования подобной системы необходим точный расчет каждого насоса, однако даже при этом сложная многоконтурная система не станет равновесной. Каждый насос здесь будет связан со своим контуром, а его характеристики будут меняться (то есть, не будут стабильными). При этом один из контуров может полноценно работать, а второй – выключаться. Из-за циркуляции в одном контуре может образоваться инерционное движение рабочей жидкости в соседнем контуре, где это вообще не требуется (по крайней мере, на данный момент). И таких примеров может быть масса.

Как результат – система теплого пола может недопустимо перегреваться, разные помещения могут отапливаться неравномерно, отдельные контуры могут «запираться». Словом, происходит все, чтобы ваши старания обустроить систему с высокой эффективностью пошли насмарку.

Обратите внимание! Особенно из-за этого страдает насос, установленный рядом с отопительным котлом. А во многих домах используется сразу по нескольку отопительных приборов, управлять которыми крайне сложно, почти невозможно. Из-за всего этого недешевое оборудование попросту выходит из строя.

Есть ли выход? Есть – не только разделить сеть на контуры, но и позаботиться об отдельном контуре для отопительного котла. И поможем с балансировкой гидрострелка для отопления или, как ее еще называют, гидравлический разделитель.

Особенности гидравлического разделителя

Итак, данный нехитрый элемент нужно устанавливать между коллектором и отопительным котлом. Многие поинтересуются: почему данный прибор вообще назвали стрелкой? Причина, скорее всего, заключается в том, что она может перенаправлять потоки рабочей жидкости, благодаря чему и происходит сбалансирование всей системы. С конструктивной точки зрения это полая труба, которая имеет прямоугольное либо круглое сечение. Эта труба заглушена с двух сторон и оснащена двумя патрубками – выходным и, соответственно, входным.

Получается, что в системе появляется пара связанных между собой контуров, которые вместе с тем не зависят друг от друга. Меньший контур предназначается для котла, а больший рассчитан на все ответвления, контуры и коллектор. Расход для каждого из данных контуров свой, равно как и скорость перемещения рабочей жидкости; при этом контуры не оказывают никакого значительного влияния друг на друга. Заметим также, что давление в контуре меньшего объема, как правило, стабильное, поскольку отопительный прибор перманентно функционирует на одних и тех же оборотах, при этом аналогичный показатель в большем контуре может меняться в зависимости от текущей работы отопительной сети.

Обратите внимание! Диаметр труд должен подбираться так, чтобы образовалась зона низкого гидравлического сопротивления, позволяющая выравнивать показатель давление в меньшем контуре, причем независимо от того, активны ли рабочие контуры.

В результате каждый участок системы работает максимально сбалансировано, перепады давления не наблюдаются, да и котельное оборудование функционирует хорошо.

Видео – Ключевые особенности гидрострелок для отопления

Принцип действия гидрострелки

Если говорить кратко, то гидрострелка может работать в одном из трех возможных режимов функционирования. Ознакомимся с каждым из них более детально.

Ситуация №1

Речь идет о почти идеальном состоянии равновесия всей сети. Давление жидкости, образуемое насосом в меньшем контуре, такое же, как суммарное давление всех контуров отопительной системы. Показатели входной и выходной температуры аналогичны. Рабочая жидкость вертикально не перемещается или же перемещается в минимальном количестве.

Но стоит заметить, что в действительности подобного рода ситуация наблюдается крайне редко, ведь функциональные свойства отопительных контуров, как мы уже упоминали ранее, склонны к периодическим изменениям.

Ситуация №2

В отопительных контурах расход рабочей жидкости выше, нежели в меньшем контуре. Образно говоря, спрос заметно превышает предложение. В подобных условиях возникает вертикальный поток носителя от обратного патрубка к подающему. Этот поток, поднимаясь, смешивается с горячей жидкостью, которая, в свою очередь, подается от отопительного прибора. На приведенной схеме ситуация представлена более наглядно.

Ситуация №3

Полная противоположность предыдущей ситуации. Расход в контуре меньшего объема превышает аналогичный показатель в отопительных контурах. Это может происходить из-за:

• кратковременного отключения одного контура (либо сразу нескольких) в связи с невостребованностью обогрева того или иного помещения;
• прогрева котла, предусматривающего поэтапное подключение всех контуров;
• отключения одного контура с целью ремонта.

Ничего страшного здесь нет. При этом в самой гидрострелке для отопления возникает нисходящий поток вертикальной направленности.

Популярные производители

Компаний, занимающихся производством гидравлических разделителей для отопительных сетей, не так мало, как может показаться на первый взгляд. Однако сегодня мы ознакомимся с продукцией всего двух компаний, GIDRUSS и ООО «Атом», так как они считаются самыми популярными.

Таблица. Характеристики гидравлических разделителей производства GIDRUSS.

Заметим также, что каждая гидрострелка для отопления из перечисленных выше выполняет еще и функции своего рода отстойника. Рабочая жидкость в данных устройствах очищается от разного рода механических примесей, благодаря чему заметно увеличивается эксплуатационный срок всех подвижных составляющих отопительной системы.

Гидравлические разделители производства ООО «Атом» и средние цены

Продукция этого производителя также пользуется немалым спросом, и причина тому заключается не только в хорошем качестве гидрстрелок, но и в их доступной стоимости. Ознакомиться с характеристиками моделей и их среднерыночными ценами можно из таблицы, которая приведена ниже.

Особенности расчета гидравлического разделителя

Для чего необходим точный расчет гидрострелки для отопительных систем? Дело в том, что благодаря этому будет обеспечен требуемый температурный режим, который, в свою очередь, будет достигаться слаженности функционирования всех элементов – таких, как термоголовка, циркуляционный насос, нагревательный элемент и так далее. Для расчетов должны использоваться специальные формулы, позволяющие определить оптимальные габариты термострелки.

Суть данных расчетов предельно проста: необходимо найти диаметр установки, позволяющий рабочей жидкости в отопительном контуре направляться к массам теплоносителя отопительного прибора. все необходимые сведения для произведения расчетов своими руками приведены ниже.

Обратите внимание! Если неправильно все рассчитать, то энергия из-за этого будет перерасходоваться. Следовательно, перед покупкой гидравлического разделителя необходимо в обязательном порядке выполнить эти расчеты, причем с максимальной точностью. В идеале этим должен заниматься профессиональный инженер-проектировщик, у которого имеются соответствующие навыки.

На этом все. Для более детального ознакомления с вопросом рекомендуем ознакомиться с приведенным ниже видео. Удачи!

Видео – Как рассчитать гидрострелку для отопления

Расчет объема аквариума – Первое руководство по резервуару

Как я могу определить, сколько воды вмещает мой аквариум?

(Путеводитель по первому танку)

Поддержите и поделитесь первым гидом по резервуару:

Твитнуть

Используйте эту простую форму, чтобы преобразовать размеры вашего аквариума (в дюймы или сантиметры) с близким приближением к его объему (в обоих Галлонов и литров США) быстро и легко. Все, что вам нужно, это Измерьте длину аквариума (из стороны в сторону), высоту (сверху до дна резервуара) и глубины (спереди назад), и вы можете выяснить, сколько воды вмещает ваш аквариум!

Эта форма преобразует размеры аквариума для прямоугольной рыбы. бак в сантиметрах или дюймах в галлонах и литрах.Этот форма преобразования может помочь вам определить подходящую популяцию аквариума и достаточно ли у вас места для рыбы, которую вы планируете ловить. получение.

Результаты этой формы будут приблизительными из-за возможных ошибки, несоответствия или неточности в ваших измерениях, и из-за округления и использования приблизительных значений преобразования в расчеты. Я конвертирую 2,54 сантиметра на дюйм, 231 кубических дюймов в галлоне и 3,79 литра в галлоне, если вы хотите сами проверьте расчеты.

Если ваш танк не прямоугольной формы, например, носовая часть (иногда называется евростилем) или шестиугольным резервуаром, можно использовать средний сомнительный размер для расчета вашего объема. Например, если ваш шестигранный резервуар имеет ширину 10 дюймов в самом узком и 14 дюймов в самом широком. можно использовать среднее значение ширины 12 дюймов, чтобы получить хорошее представление о объем вашего бака.

---

---

---

«Я нашел ваш сайт отличным источником информации !! Я добавил его в закладки и вернусь на вашу страницу, если мне понадобится дополнительная информация о моем танке.«

Janell Mulherin, Анкоридж, AK

14 августа 2007 г.

Больше комментариев

«Спасибо за ваш сайт. Очень информативно. Спасибо за [ваше] время».

Дебора, Акрон, Огайо

18 января 2017

Больше комментариев

---

---

---

Авторские права © 1994-2021, Кейт Сейффарт

Калькулятор промывочной воды | ПодробнееПиво

«Вернуться к Калькуляторы

Используйте этот калькулятор промывки и подачи воды, чтобы определить, сколько промывочной воды потребуется для ополаскивания затора и достижения необходимого объема перед кипячением.

Из всех наших калькуляторов это самый используемый. Если вы постоянно варите разные сорта пива, как мы, этот калькулятор – ваш лучший друг. В каждой новой партии пива разное количество зерна, разное время кипячения и т. Д. Если вы хотите достичь желаемых результатов, вы должны знать, сколько воды вам нужно!

Размер партии: Объем, который вы планируете поместить в ферментер. Вы можете выбрать галлоны или литры.

Зерновая накладная: Общее количество зерна, которое вы будете использовать в заторе.Вы можете выбрать фунты или килограмм

Время кипячения: Общее время кипячения сусла. Вы можете выбрать часы или минуты.

Потеря осадка: Количество осадка и сусла, оставшихся в котле для варки. Вы можете выбрать галлоны или литры.

Потеря оборудования: Количество сусла, оставшееся на дне заторного чана. Вы можете выбрать галлоны или литры.

Толщина затора: Отношение воды к зерну, которое вы планируете использовать в заторе.Среднее значение 1,33. Вы можете выбрать кварты / фунты или литры / килограммы.

Температура зерна: Температура зерна при замешивании теста. Вы можете выбрать по Фаренгейту или Цельсию

Целевая температура затора: Температура, при которой вы планируете выдерживать затор. Вы можете выбрать по Фаренгейту или Цельсию

Усадка сусла (%): Процент уменьшения объема кипящего сусла при охлаждении до температуры засева.Хорошо принятое значение – 4%.

Константа абсорбции зерна (галлон / фунт): Количество галлонов воды, абсорбированной на фунт зерна во время затора. Это количество может варьироваться в зависимости от степени измельчения зерна и ряда других факторов. Обычно это значение составляет от 0,10 до 0,20.

Процент кипячения в час (% / час): Процент сусла, выпарившегося в атмосферу. Это число может варьироваться в зависимости от вашей системы, силы кипения и ряда других факторов.Обычно это значение составляет 5-15%. Это можно рассчитать, отметив объемы до и после кипячения на отметке в один час в вашей системе.

Рассчитать: Просто нажмите кнопку «Пуск», чтобы увидеть, сколько воды вам потребуется.

Как определить удельную теплоемкость материалов Накопитель тепловой энергии на примерах приложения igcse / O level / gcse Physics revision notes

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ – объяснение и ее применение

Как определить удельную теплоемкость материала

Приложения данных – накопители тепловой энергии и расчеты

Док Брауна Примечания к редакции школьной физики: физика GCSE, физика IGCSE, уровень O физика, ~ 8, 9 и 10 школьные курсы в США или эквивалентные для ~ 14-16 лет студенты-физики

Каждый раз, когда какой-либо материал нагревается до более высокой температуры Вы увеличиваете накопитель тепловой энергии материала.Мера того, сколько энергии необходимо для повышения температура данного количества материала до определенной температуры называется теплоемкостью материала. В удельная теплоемкость вещество можно определить как количество энергии, необходимое для изменения температуры один килограмм вещества на один градус Цельсия. От удельной теплоемкости материал, количество материала и температура изменяют материал опыта, вы можете рассчитать увеличение или уменьшение этого материала накопитель тепловой энергии.

Субиндекс этой страницы

1. Объясняя и определяя удельная теплоемкость емкость материалов

2. Примеры вопросов с удельной теплоемкостью

3а. Как измерить удельная теплоемкость вещества – твердое

3б. Измерение удельная теплоемкость жидкости, такой как вода

3с. Два способа измерения теплоемкости твердого тела косвенным методом

4.Применение тепла данные о мощности – примеры систем хранения тепловой энергии – тепловая энергия трансферы

---

---

1. Объяснение и определение удельной теплоемкости емкость материалов

Это хорошая идея прочитать Сначала примеры преобразования накопителя энергии в системах.

Специфический скрытый тепло рассматривается на отдельной странице.

Каждый раз, когда вы получаете увеличение температура системы, энергия должна передаваться от одного накопителя энергии к еще один.

Однако для такое же количество передается энергия , повышение температуры будет изменяться на .

Повышение температуры будет зависеть от количество нагретого материала и его структура .

Не путайте тепло и температуру !

Когда какой-либо предмет нагревается, передаваемая тепловая энергия (“ тепло ”) увеличивает тепловую энергию магазин объекта.

Температура повышается, но температура только указывает, насколько горячий или холодный объект.

Когда вы нагреваете материал , тепловая энергия поглощен и его внутренняя энергия увеличена за счет увеличения его Запасы тепловой и потенциальной энергии .

На уровне частиц это связано с :

(i) Увеличение кинетической энергии накопитель , вызванный повышенной вибрацией твердых частиц или повышенной кинетической энергией свободного движения частиц жидкости и газа из одного места в другое.

Из кинетической теории частиц, a значение температуры является мерой средней кинетической энергии частицы – большая часть средней внутренней энергии материала.

(ii) Увеличение потенциала энергия , вызванная увеличением кинетической энергии, противодействующей межчастичные силы притяжения – частиц в среднем немного дальше друг от друга с повышением температуры.

Внутренний накопитель энергии представляет собой сумму накопитель кинетической энергии плюс накопитель потенциальной энергии – последний может часто игнорируются в описанных здесь ситуациях, касающихся теплоемкости.

Энергия, передаваемая данному материалу работа в качестве накопителя тепловой энергии для повышения ее температуры на определенную величину может варьироваться в довольно широких пределах.

например вам нужно больше четырех в раз больше тепловой энергии для повышения заданной массы воды до заданной температуры чем для той же массы масла для отопления или алюминия (у них разные удельные теплоемкости – но об этом позже).

Применение: Солнечные панели могут содержать вода, нагретая солнечным излучением.

Вода обладает высокой теплоемкостью и может хранить много тепловой энергии.

Эту воду затем можно использовать для отапливают здания или обеспечивают горячее водоснабжение.

Вода – обычный конвейер тепловая энергия в системах центрального отопления.

Вода очень хорошая термальная накопитель энергии в грелке для холодных зимних ночей в постели.

Различные вещества хранят разное количество энергии на килограмм при каждом повышении температуры C.

Другими словами, разные материалы требуют разного количества тепловой энергии для повышения заданного количество материала при таком же повышении температуры.

Это называется удельной теплоемкостью и варьируется от материала к материалу, будь то газ, жидкость или твердое тело – все зависит от природы и расположения частицы – атомы, ионы или молекулы.

Материалы с высокой теплоемкостью будут выделять много тепловой энергии при охлаждении от более высокого до более низкого температура.

удельная теплоемкость ( SHC или просто c ) из вещество – это количество энергии, необходимое для изменения температуры один килограмм вещества на один градус Цельсия.

Это способ количественная оценка увеличения или уменьшения запаса тепловой энергии материала.

Формула для выражения количество переданного тепла между запасами энергии задается уравнением.

изменение запаса тепловой энергии (Дж) = масса (кг) x удельная теплоемкость (Дж / кг ^o C) x изменение температуры ( ^o C)

∆E = m x c x ∆θ

∆ E = переданная энергия в Джоулях (изменение тепловой энергии)

м = масса материала в килограммах кг

c = SHC = удельная теплоемкость мощность Дж / кг ^o C,

∆ θ = ∆T = изменение температуры в градусах Цельсия ^o C

Удельная теплоемкость вода 4180 Дж / кг ^o C (Джоулей на килограмм на градус),

это означает, что требуется 4180 Дж тепловой энергии повысить температуру 1 кг воды на 1 ^o C.

Количество энергии, хранящейся в (передан) или высвобождается из системы, поскольку изменения ее температуры можно рассчитать с помощью приведенное выше уравнение.

Другие значения удельной теплоемкости (Дж / кг ^o C):

лед 2100, алюминий 902, бетон 800, стекло 670, сталь 450, латунь 380, медь 385, свинец 130

Поскольку каждый материал имеет свой теплоемкость , хотя можно нагреть ту же массу вещества от одного температуры к другому, вы не можете предположить, что они хранят такое же количество тепловая тепловая энергия на килограмм.

Материалы с наибольшим нагревом емкость будет хранить наибольшее количество тепловой энергии на килограмм для того же повышение температуры – они эффективно более концентрированные накопитель тепловой энергии.

И наоборот, при разрешении материалов для охлаждения материалы с наибольшей удельной теплоемкостью будут выделять больше тепловой энергии на килограмм при таком же снижении температура.

---

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

---

2.Примеры вопросов по удельной теплоемкости

1 квартал Блок меди массой 0,5 кг поглотил 1520 Дж энергии, и его температура повысилась на 8.0 ^o C.

Рассчитайте удельную теплоемкость медь.

∆E = m x c x ∆T

SHC _медь = ∆E / (м x ∆T)

SHC _медь = ∆E / (м x ∆T) = 1520 / (0,5 х 8,0) = 380 Дж / кг ^o C

2 квартал Блочная бронза имеет удельную теплоемкость 400 Дж / кг ^o C.

Если блок бронзы массой 1500 г поглощает 3000 Дж энергии, каким будет повышение его температуры?

∆E = m x c x ∆T, 1500 г = 1.500 кг

так переставляем: ∆T = ∆E / (m x SHC _бронза ) = 3000 / (1,5 x 400) = 5.0 ^или С

3 квартал Вычислите тепловую энергию в кДж, необходимую для нагрева 2 кг воды (SHC = 4180 Дж / кг ^o C) от 20 ^o C до 100 ^o C.

∆E = m x c x ∆T = 2 x 4180 x (100-20) = 6,68 x 10 ⁵ Дж

Требуемая тепловая энергия = 668 кДж

Q4 Резервуар для воды вмещает 500 кг горячая вода при 80 ^o C. (SHC вода = 4180 Дж / кг ^o C)

Сколько МДж тепловой энергии может быть переводится в систему отопления, если температура воды упадет до 25 ^o C?

∆E = m x c x ∆T = 500 x 4180 х (80-25) = 1.15 х 10 ⁸ Дж

Передаваемая тепловая энергия = 1,15 x 10 ⁸ / 10 ⁶ = 115 МДж (1,15 x 10 ² МДж, 3 н.ф.)

Q5 Решить более сложную проблему – так “дважды” подумайте хорошенько!

Предположим, что 2 кг стали при температуре 80 ^o C помещают в 10 кг (~ 10 литров) воды при температуре 15 ^o C.

Рассчитайте конечную температуру материалы.

Сталь

SHC = 450 Дж / кг ^o C, SHC вода = 4180 Дж / кг ^o C

Потери энергии стали в Дж. store = прирост запаса тепловой энергии воды в Дж.

При «тепловом равновесии» они будут оба при одинаковой температуре, назовем это T .

Падение температуры стали (80 – Т ), превышение температуры воды составляет ( Т -15)

Потери от стали тепловой энергии store = ∆E = m x c x ∆T = 2 x 450 x (80 – T) = 900 x (80 – T) J

Прирост тепловой энергии воды store = ∆E = m x c x ∆T = 10 x 4180 x (T – 15) = 41800 x (Т – 15) Дж

Итак, изменение стального накопителя тепловой энергии = изменение в водном накопителе тепловой энергии

900 х (80 – Т) = 41800 х (Т – 15)

72000 – 900 т = 41800 т – 627000

(меняя стороны, меняя знаки, мы получить)

72000 + 627000 = 900 т + 41800 т

699000 = 42700 т

Т = 699000/42700 = 16.4 ^или С (3 SF)

Q6 Ночной нагреватель вмещает 75 кг бетон (SHC = 800 Дж / кг ^o C)

Ночью, когда электричество дешевле и охладителя дома, сколько кДж тепловой энергии необходимо для повышения температура бетона от 8 ^o C до 35 ^o C.

∆E = m x c x ∆T = 75 x 800 х (35-8) = 1.62 x 10 ⁶ Дж

1,62 x 10 ⁶ /1000 = 1620 Дж

Q7 Этот вопрос основан на физическом эксперименте, который я проводил в школе примерно в 1961.

Это хороший небольшой эксперимент.

Точно взвесьте 100,0 г (~ 100 мл) воду в химический стакан комнатной температуры.

А 50.Грузик из латуни 0 г удерживался тонким проволокой или щипцами в центре ревущего пламени Бунзена.

Через несколько минут латунная гиря погрузили в стакан со 100 г холодной воды, начальная температура которой была 19,5 ^o C.

После осторожного перемешивания термометром температура воды поднялась до 55,5 ^o С.

SHC латуни = 380 Дж / кг ^o C, SHC вода = 4180 Дж / кг ^o C

(a) Если температура пламени равна T, рассчитать две передачи накопителя тепловой энергии.

Передача тепловой энергии из латуни вес = ∆E = m x c x ∆T = (50/1000) x 380 x (T – 19,5) = 19,0 (T – 19,5) J

Передача тепловой энергии из латуни вес = ∆E = m x c x ∆T = (100/1000) x 4180 x (55,5 – 19,5) = 15048 Дж

(b) Рассчитайте температуру пламени T

Передача тепловой энергии из латуни вес (Дж) = передача тепловой энергии воде (Дж)

19.0 (Т – 19,5) = 15048

19,0 т – 370,5 = 15048

19,0 т = 15418,5

Т = 15418,5 / 19,0 = 812 ^o С (3 SF)

(b) Предложите некоторые источники ошибок в эксперимент

(i) вес теряет некоторое количество тепла энергии в воздух при передаче – возможно, совсем немного, так как экспериментальный ответ, который вы получаете, часто намного ниже реального ответа на пламя температура пламени Бунзена ~ 1000-1200 ^o C.

(ii) стеклянный стакан впитывает некоторое количество тепла, поэтому его теплоемкость не учитывалась

(iii) нижняя часть проволоки будет передать немного тепла – но если вы используете латунную проволоку, вы можете взвесить это тоже и убедитесь, что все погружено в воду!

8 квартал Автомобиль массой 1000 кг, движущийся со скоростью 20,0 м / с, резко остановился. торможение.

Предположим, что вся кинетическая энергия равна преобразуется в тепловую энергию четырьмя стальными тормозными барабанами.

Если общая масса стальных барабанов тормоза – 25,0 кг, при условии отсутствия тепловых потерь, рассчитать максимальный подъем по температуре тормозных барабанов.

(a) Сначала рассчитайте кинетическую энергию (KE) автомобиля.

KE = mv ²

KE = x 1000 x 20 ² = 2,0 х 10 ⁵ Дж

(b) Рассчитайте превышение температуры тормозная система (SHC стали = 450 Дж / кг ^o C)

∆E = m x c x ∆T

∆T = ∆E / (м x c) = 2.0 х 10 ⁵ / (25 х 450) = 17,8 ^o С (3сф)

Следующие два вопроса посложнее и предполагают использование формул электричества: Расчет электроэнергии, P = IV

Удельная теплоемкость воды 4180 Дж / кг ^o C . Будьте осторожны со всеми блоками .

9 квартал Небольшой электрический чайник подключен к сети переменного тока 240 В и использует ток 8.0 А.

Содержит 1,5 кг воды (~ 1,5 л, 1500 мл, 1500 см ³ ) при 20 ^o C.

(a) Рассчитайте мощность чайника и скорость передачи энергии.

P (W) = I (a) x V (п.д. в вольтах) = 8 х 240 = 1920 Вт = 1920 г. Дж / с

(b) Если чайник включен на 2.0 минут, сколько энергии передается в накопитель тепловой энергии вода?

P = 1920 Дж / с, передаваемая энергия = мощность x время = 1920 x 2 x 60 = 230400 Дж = 2.3 х 10 ⁵ J

(c) Какой температуры будет горячая вода? тоже встать?

∆E = масса воды x SHC _h3O x повышение температуры

∆E (Дж) = m (кг) x c (Дж / кгoC) x ∆T ( ^o C)

Перестановка: ∆T = ∆E / (м x SHC _h3O )

∆T = 230400 / (1,5 x 4180) = 36.7 ^или С

Следовательно, температура через 2 минуты отопления 20 + 36,7 = 56,7 ^o С

(d) Сколько энергии нужно для подъема температура воды от 20 ^o C до 100 ^o C?

∆E = масса воды x SHC _h3O x повышение температуры

∆E = 1,5 x 4180 x (100-20) = 5.016 x 10 ⁵ Дж = 5,01 x 10 ⁵ J (3 SF)

(e) Запуск с холодной водой при 20 ^o C, сколько времени нужно, чтобы вскипятить чайник в минутах и ​​секундах?

Какие предположения вы сделали для это расчет?

Мощность чайника 1920 Вт, то есть 1920 Дж / с, а необходимая энергия = 5,016 x 10 ⁵ Дж

P = E / t, поэтому t = E / P = 5.016 х 10 ⁵ / 1920 = 261,25 с.

Время закипания = 4 минуты 21 секунда (с точностью до секунды).

Этот расчет предполагает, что все электрическая энергия, преобразованная в тепловую, фактически увеличила накопитель тепловой энергии воды.

Однако вы всегда получите небольшой количество потерянной тепловой энергии, передаваемой в накопитель тепловой энергии корпуса котла за счет теплопроводности, конвекции и излучения передача в накопитель тепловой энергии окружающего воздуха.

Q10

Цилиндр с горячей водой (погружной нагреватель) указан как имеющий емкость «120 литров воды» (120 кг воды).

Бак оборудован подогревателем мощностью 3 кВт. элемент отработки сетевого электричества 240 В.

(a) Сколько энергии необходимо для обогрева свежая холодная вода при температуре от 12 ^o C до температуры 70 ^o C?

∆E = масса воды x SHC _h3O x повышение температуры

Необходимая энергия = 120 x 4180 x (70 – 12) = 29 092 800 Дж = 2.91 х 10 ⁷ J (3 SF)

(b) Сколько времени потребуется, чтобы нагреть вода вверх? (с точностью до минуты)

P (Дж / с) = E (Дж) / т (с), 3000 = 29 092 800 / т

время = E / P = 29 092 800/3000 = 9697,6 секунды

9697,6 / 60 = 161,6. время требуется = 162 минуты (SF)

(c) Какой ток протекает через нагревательный элемент?

P = I x V, I = P / V = ​​3000 / 240 = 12.5 А

(d) Какое сопротивление нагрева элемент?

В = ИК, R = В / I = 240 / 12,5 = 19,2 Ом

(e) Если погружение было оснащено 6 кВт нагревательного элемента, как это повлияет на время нагрева воды до определенная температура?

Это вдвое больше мощности 3 кВт. нагревательный элемент.

P = E / t, t = E / P, для такое же количество воды и такое же повышение температуры, занимает половину времени по сравнению с обогревателем мощностью 3 кВт,

Q11

?

---

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

---

3 а. Как измерить удельную теплоемкость твердого вещества

В экспериментальная установка и установка для блока из твердого материала

Вы нужен блок материала известной массы, например 0.От 5 до 1,5 кг.

Значит, вам нужен баланс масс.

Блок должен быть окружен хорошим слоем изоляции, чтобы минимизировать потери тепла в окружающую среду. Полистирол был бы хорошим изолятором, потому что он преимущественно карманы CO ₂ газа низкой плотности с низкой теплоемкостью (низкий запас тепловой энергии), но следите за тем, чтобы не «перегреть» и не размягчить полистирол! Могут подойти слои хлопка или газеты.

В блоке должно быть просверлено два отверстия – один для термометра и другой для нагревательного элемента.

Сделать дополнительную схему с джоульметр?

Его массу необходимо точно измерить.

Нагревательный элемент включен последовательно с амперметром (для измерения силы тока I в амперах) и постоянным током. источник питания например 5-15 вольт. Вольтметр необходимо подключить параллельно к нагревателю. элементные соединения.

Вам также понадобится секундомер или секундомер.

В эксперименте электрическая энергия равна передается и преобразуется в тепловую энергию, которая поглощается блоком, увеличивая его температуру и увеличивая накопитель тепловой энергии .

электрический ток в цепи действительно воздействует на нагреватель и, таким образом, передает электрическая энергия от источника питания к нагревателям накопитель тепловой энергии который, в свою очередь, передается в накопитель энергии металлического блока и, следовательно, его повышается температура.

Процедура и измерения

Метод (i) одна серия измерений с использованием алюминиевого блока весом 0,50 кг

Включить ТЭН, задав напряжение на например, 12 В (но для расчетов используйте точные показания цифрового вольтметра).

Когда кажется, что блок нагревается непрерывно включите часы / секундомер и запишите температуру.

Запишите p.d. напряжение и ток в усилители с точным цифровым амперметром, оба показания которых должны быть постоянными на протяжении всего эксперимента.

После, например, 15 минут, запись финала температуры и проверьте показания напряжения и тока, а также поворот власти.

Когда блок остынет, можно повторить эксперимент.

Метод (ii) многократные измерения с использованием блока меди весом 1,1 кг

Другой подход – измерение температуры считывание каждую минуту в течение, например, 15 минут, когда кажется, что медный блок постоянно нагревается вверх. Показания напряжения и тока должны быть постоянными.

Это дает больше данных И более надежно результатов, чем метод (i), и устраняет несоответствия в температуре чтения.

Процедура аналогична методу (i), НО снятие дополнительных показаний температуры между начальным и конечным термометром показания за более длительный период времени.

Я предположил те же ток и напряжение, Однако предстоит еще много работы по расчетам!

Как рассчитать удельная теплоемкость твердого

Расчеты предполагают , что все электрическая энергия в конечном итоге увеличивает запас тепловой энергии металла блок.

На самом деле вы не можете избежать небольшой потери тепло через утеплитель.

Данные результатов и расчет для метода (i)

Масса, например, алюминиевого блока 500 г = 0,50 кг

Начальная температура 29,5 ^o C, конечная температура 38,5 ^o C, повышение температуры ∆T = 9,0 ^или С

Текущий 0.39А , п.д. 11,5В , время 15 минут = 15 x 60 = 900 с

Мощность P = ток x p.d. = I x V = 0,39 x 11,5 = 4,485 Вт = 4,485 Дж / с

поэтому общая электрическая энергия = тепло переданная энергия = P x время = 4,485 x 900 = 4036,5 Дж

(Примечание: вы можете провести эксперимент с Джоульметр , изначально установлен на нуле, поэтому в приведенных выше расчетах нет необходимости!)

переданной энергии = ∆ E (J) = m x c x ∆θ = масса Al (кг) x SHC _Al (Дж / кг ^o C) x ∆T

4036.5 = 0,5 x SHC _Al x 9,0 = SHC _Al х 4,5

поэтому при перестановке SHC _Al = 4036,5 / 4,5 = 897

так, удельная теплоемкость алюминия = 897 Дж / кг ^o C

Примечание , что этот метод использует только два показания температуры.

В экспериментах SHC вы можете включить в схема источника питания джоульметр для измерения передаваемой энергии, которая делает расчет намного проще.Используя джоульметр, вам не понадобится вольтметр или амперметр.

переданная энергия = масса воды x удельная теплоемкость воды x повышение температуры

переданной энергии = ∆ E (J) = m x c x ∆θ = масса алюминия (кг) x SHC _Al (Дж / кг ^o C) x ∆T

перестановка дает: SHC _Al = ∆E / (масса Al x ∆T)

Пусть температура поднимется на хорошие 10 градусов и повторите эксперимент как минимум дважды, чтобы получить среднее значение – для самый точный результат.

Данные и расчет для метода (ii) много работы!

По показаниям напряжения (В) и тока (I) вы рассчитываете общую переданную энергию за все 15 минут считывания.

полная переданная энергия = P x t = I x V x t = ток (A) x p.d. (V) x время в секундах

Итак, у вас 15 полных переданных энергии числа, непрерывно возрастающие от 1 до 15 минут

Допустим, ток, напряжение как метод (i)

Я предполагаю, что термометр можно прочитать ближайший 0.5 ^o C как в обычной школе 0-100 ^o C термометр (более точный термометр, ртутный или цифровой показания до 0,1 ^o C) самое желанное!)

Следовательно, P = IV = 0,39 A x 11,5 В = 4,485 Дж / с, энергия передается в секунду.

Итак, через 1 минуту передачи энергии = 4,485 x 1 х 60 = ~ 269 Дж,

это окончательно увеличивается до 4.485 x 15 x 60 = ~ 4037 Дж

Время / мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Переданная энергия / Дж	0	269	538	807	1076	1346	1614	1884	2153	2422	2691	2960	3229	3498	3767	4037
Температура / o C	29.0	29,5	30,0	31,0	31,5	32,0	32,5	33,0	33,5	34,5	35,0	35,5	36,5	37,0	38,0	38,5

Вы затем постройте график зависимости температуры от энергии, передаваемой, например, из 29.5 ^o С до 38,5 ^o C. Предполагая, что показания температуры в лучшем случае ближайшая 0,5 ^o C, это делает «расчетные» данные более реалистичными И обоснование метода множественного чтения (ii).

Примечание к графику: блок не может нагреваться сначала стабильно, и вначале вы можете получить кривую вверх, но в конечном итоге график должен стать линейным, и именно здесь вы измеряете градиент.

Расчет

Масса меди = 1.10 кг, пусть c = SHC _Cu

Уравнение удельной теплоемкости: ∆ E = m x c x ∆θ

переданная энергия = масса Cu x SHC _Cu x изменение температуры

Преобразование ∆E = m x c x ∆θ дает …

∆θ = ∆ E / (м x c) и ∆θ / ∆E = 1 / (м x c)

Это означает, что градиент графика = 1 / (м х в)

так, c = SHC _Cu = 1 / (м x градиент)

Из графика градиент = (38 – 30) / (3800 – 500) = 8/3300 = 0.002424

следовательно, удельная теплоемкость меди = SHC _Cu = 1 / (1,10 x 0,002424) = 1 / 0,002666 = 376 Дж / кг ^o C

Источники ошибки

Несмотря на хорошую изоляцию, система всегда будет терять небольшое количество запаса тепловой энергии, поскольку нагревается. Система должна быть хорошо изолирована, например, вата или пленка с пузырчатой ​​пленкой.

Всегда нужно повторять эксперименты, чтобы более уверены в своих данных, но вы всегда должны знать об источниках ошибок и как их минимизировать.

Тепловая энергия должна проходить через блокировать и быть равномерно распределенными, я сомневаюсь, что это так, поэтому измеренные показания температуры могут отличаться от средней температуры всего блок.

Чем лучше теплопроводность твердого тела, Чем быстрее распространяется тепло, тем лучше результаты, поэтому подойдет алюминиевый или медный блок.

Результаты были бы не такими хорошими, если бы более бедный дирижер вроде бетон?

Потери тепла трудно устранить, поэтому повышение температуры может быть немного меньше ожидаемого для идеальной изоляции, но вы всегда должны использовать изоляцию вокруг ВСЕ поверхности блок для этого эксперимента с удельной теплоемкостью.

Расширение эксперимента

Можно повторить для любого подходящего материала в сплошная блочная форма.

Вы также можете положить другие материалы в контейнер из полистирола. например песок, земля и т. д.

Вы можете поменять блок и изоляцию на изолирующий полистирольный стакан, наполненный жидкостью известной массы.

Потребуется крышка с двумя отверстиями для нагревательного элемента и точного термометра.

Процедуры и расчеты будут такими же, как определить удельную теплоемкость жидкости.

---

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

---

3b. Измерение удельная теплоемкость жидкости, такой как вода

Вы можете использовать аналогичную настройку описанный выше для измерения SHC твердого блока.

Вместо блока можно использовать стакан из пенополистирола (хорошая изоляция) с крышкой.

Отмерьте массу жидкости в чашка из полистирола = масса чашки + жидкость – масса пустой чашки (измеряется на баланс массы).

Для удобства можно использовать воду.

Поместите чашку в изотермический ящик или стакан.

Двойная теплоизоляция необходим для минимизации потерь тепловой энергии в окружающую среду.

Сделать дополнительную схему с джоульметр?

Порядок действий идентичен описан для твердого.

В экспериментах SHC вы можете включить в схема источника питания джоульметр для измерения передаваемой энергии, которая делает расчет намного проще.

При использовании джоульметра вам не нужно вольтметр и амперметр, плюс дополнительный расчет.

переданная энергия = масса воды x удельная теплоемкость воды x повышение температуры

переданной энергии = ∆ E (J) = m x c x ∆θ = масса воды (кг) x SHC _h3O (Дж / кг ^o C) x ∆T

перестановка дает: SHC _h3O = ∆E / (масса воды x ∆T)

Пусть температура поднимется на хорошие 10 градусов и повторите эксперимент как минимум дважды, чтобы получить среднее значение – для самый точный результат.

Если у вас нет джоулеметра, то, как в схему снимите с вольтметра и амперметра.

Использование уравнения: полная переданная энергия (J) = P x t = I x V x t = ток (A) x p.d. (V) x время в секундах

---

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

---

3c. Измерение теплоемкости твердого тела косвенным методом (A)

(Процедуры (iv) (A) и (iv) (B) относятся к расчету Q5 в приведенном выше наборе вопросов по удельной теплоемкости)

Этот метод основан на передаче между накопителем тепловой энергии латунного груза и накопителем тепловой энергии воды.

Иллюстрация процедуры A

Метод (процедура A)

Латунная гиря точно взвешивается и помещен в стакан с ледяной водой (водопроводная вода плюс куски льда)

Это осталось на некоторое время и время от времени перемешивать, пока латунная гиря не достигнет той же температуры, что и вода.

В стакан навевают 250 г воды и нагревают примерно до 80 90 271 o 90 272 C (кипятить не нужно, увеличивается опасность).

После легкого перемешивания температура теплая вода берется (T2) непосредственно перед переносом.

Температура (T1) ледяной воды также взят непосредственно перед переносом латунной гири из ледяной воды в теплой водой с помощью щипцов или тонкой проволоки и петли.

После переноса холодной латунной гири в теплую воду, дайте время для теплопередачи в латунь вес до завершения и после легкого перемешивания считайте конечную температуру (T3)

Результаты и расчет (A)

Типичные результаты:

Масса латунной гирьки 200 г (0.200 кг), масса воды 250 г (0,250 кг), SHC воды = 4180 Дж / кг ^o C

Начальная температура ледяной воды Т1 = 0,5 ^o C

Начальная температура теплой воды (T2) = 79,5 ^o C

Конечная температура воды / латуни в 2-й стакан (T3) = 74,0 ^o C (более холодный, так как вес латуни поглощает тепло)

∆ E = Передача тепловой энергии на латунную гирю = Передача тепловой энергии от вода (все в J)

∆ E = м х с х ∆Т = 0.200 x SHC _латунь x (T3 – T1) = 0,250 x 4180 x (Т2 – Т3) = 5747,5

∆ E = 0,200 x SHC _латунь x (74,0 – 0,5) = 0,250 x 4180 x (79,5 – 74,0) = 5747,5

0,20 x SHC _латунь x 73,5 = 5747,5

14,7 x SHC _латунь = 5747,5

SHC _латунь = 5747,5 / 14,7 = 391 Дж / кг ^o C (3 SF)

Улучшения и источники ошибок (A)

(i) Не могу быть уверен, что латунная гиря полностью остыла до ~ 0 ^o C (T1).

(ii) Горячая вода в стакане все время теряя тепло, давая больший охлаждающий эффект, чем просто от латунный груз – возможно, лучше использовать более низкую температуру запуска в второй стакан например 40-50 ^o C.

---

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

---

3c. продолжение: Альтернативная процедура, но аналогичная методика (B)

Иллюстрация процедуры B

Метод (процедура B)

Вы можете провести эксперимент, аналогичный (A), положить латунную гирю в горячую воду, чтобы некоторые нагрели до ~ 80-90 ^o C.

Вы можете нагреть воду прямо в химическом стакане, чтобы ~ 80-90 ^o В.

Подождите, пока латунная гиря нагреется вверх.

После осторожного легкого перемешивания измерьте начальная температура латунной гирки (T1, ~ 90 90 271 o 90 272 C) в горячем вода.

Измерьте начальную температуру холодная вода во 2-м стакане (T2, ~ 20 ^o C)

Поднимите латунный груз клещами или тонкая проволока и петля и переложите его в стакан с водой комнатной температуры.

Дайте время для накопления тепловой энергии переводы должны иметь место.

После осторожного легкого перемешивания измерьте конечная температура латунной массы / воды (Т3) в «подогретой» воде.

Затем вы можете выполнить аналогичный расчет, как выше например

Результаты и расчет (B)

Типичные результаты:

Масса латунная гиря 200 г (0,200 кг), масса воды 250 г (0.250 кг), SHC вода = 4180 Дж / кг ^o C

Начальная температура нагреваемой воды / латуни вес (T1) = 85,0 ^o C

Начальная температура холодной воды (T2) = 20,5 ^o C

Конечная температура воды / латуни во 2-м стакан (T3) = 24,9 ^o C

∆ E = Передача тепловой энергии от горячего латунного груза = Передача тепловой энергии в вода (все в J)

∆ E = м х с х ∆Т = 0.200 x SHC _латунь x (T1 – T3) = 0,250 x 4180 x (T3 – Т2) =?

∆ E = 0,200 x SHC _латунь x (85,0 – 24,9) = 0,250 x 4180 x (24,9 – 20,5) = 4598

0,20 x SHC _латунь x 60,1 = 4598

12,02 x SHC _латунь = 4598

SHC _латунь = 4598 / 12,02 = 383 Дж / кг ^o C (3 SF)

Усовершенствования и источники ошибок (B)

(i) Не могу быть уверен, что латунная масса полностью прогрелась до ~ 80-90 ^o C (T1)

(ii) Не уверен, что термический передача энергии от горячей латунной гири к воде завершена – если ее оставить слишком долго 2-й стакан с водой начнет охлаждаться изменение температуры, чем следует измерять.

(iii) Стакан впитывает часть дополнительная тепловая энергия передается в накопитель тепловой энергии воды.

---

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

---

4 . Применение данных теплоемкости – примеры систем хранения тепловой энергии

Чем больше теплоемкость материала, тем больше тепловой энергии он может удерживать для данной массы материала.

Это означает, что высокая температура материалы емкости могут накапливать много энергии при нагревании и затем выделять много, если остыть. Другими словами, материалы с высокой удельной теплоемкостью емкости хороши для хранения тепловой энергии – хороший материал для теплового накопитель энергии.

Материалы, используемые в нагреватели / системы отопления, как правило, имеют высокую удельную теплоемкость, например, вода (SHC H ₂ O = 4180 Дж / кг ^o C, очень высокая) используется в системах центрального отопления. и легко прокачивается вокруг дома для распределения тепла там, где это необходимо, отличный «мобильный» накопитель тепловой энергии.

Вода также используется в качестве охлаждающей жидкости в автомобильные двигатели, потому что они могут поглощать много тепловой энергии для данного повышение температуры. Аккумулятор тепловой энергии блока цилиндров составляет снижается и увеличивается запас тепловой энергии воды. Термический энергия воды передается в окружающий воздух, чтобы увеличить запас тепловой энергии за счет решетки радиатора.

Старая добрая горячая вода Бутылка – приятный удобный накопитель тепловой энергии для обогрева кровати.

Бетон (SHC 750-960 Дж / кг ^o C, довольно высокая) применяется в обогревателях ночного хранения (с использованием дешевых ночных электричество).

Чем больше масса бетона, тем больше его повышение температуры (безопасно!), тем больше его способность хранить тепловая энергия, которая будет передана в дом в дневное время ..

маслонаполненный нагреватели используются для небольшого хранения тепла (масло SHC = 900 Дж / кг ^o C, не как вода), но будет конвектировать в масляном радиаторе и постепенно высвобождать высокая температура.

Археологическая справка !

Доисторический человек изучил тысячи лет назад этот горячий камень сохранял много тепловой энергии .

Теплоемкость природного камня составляет обычно около 840 Дж / кг ^o C.

Большие камни нагревали в огне и упал в кастрюли из камня, как показано ниже.

Тепло от накопителя тепловой энергии камень увеличивает запас тепловой энергии более холодной воды, поэтому кипение воду и готовящуюся пищу, например мясо, помещают в наполненную водой поилку.

Это может показаться грубым, но медные кастрюли были предметом роскоши для многих доисторических людей!

Эта каменная корыто находится рядом с Круг из камня бронзового века (показан ниже) в Дромбеге, Корк, Ирландия.

Несколько из них были построены на этом участок и питается и связан отводным ручьем.

Их можно найти по всей Ирландии и в Великобритании и, предположительно, в континентальной Европе.

американских индейцев также использовали та же техника, бросая горячие камни в деревянную миску с едой и водой.

---

• Проверьте свой практическая работа, которую вы выполняли, или демонстрации учителей, которые вы наблюдали в Блоке P1.1, все это является частью хорошей проверки для вашего Модуль экзаменационный контекст задает вопросы и помогает понять, «как работает наука».

  • Прохождение белого света через призма и обнаружение инфракрасного излучения с помощью термометра.

  • Демонстрация использования мячей в лоток, чтобы показать поведение частиц в веществах в разных состояниях то есть газ, жидкость и твердое тело.

  • Измерение охлаждающего эффекта образуется путем испарения путем наложения влажной ваты на колбу термометр или датчик температуры.

  • Планировать и проводить исследование факторов, влияющих на скорость охлаждения банки с вода, например форма, объем и цвет банки с использованием куба Лесли для продемонстрировать влияние на излучение изменения характера поверхности.

  • Исследование теплопроводности с использованием стержней из разных материалов.

    ---

    НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

Версия IGCSE отмечает удельную теплоемкость KS4 физика теплоемкость GCSE руководство по физике примечания по удельной теплоемкости для школ, колледжей, академий, преподавателей курсов естественных наук, изображений рисунки диаграммы для уточнения науки удельной теплоемкости удельная теплоемкость для пересмотра физических модулей примечания по темам физики, чтобы помочь в понимании университетские курсы по удельной теплоемкости по техническим наукам карьера в области физики вакансии в отрасли технический лаборант стажировки технические стажировки по инженерной физике США 8 класс 9 класс 10 AQA физика GCSE примечания по удельной теплоемкости Научные заметки по физике Edexcel удельная теплоемкость для OCR 21 века физика наука OCR GCSE Gateway физика наука отмечает WJEC gcse science CCEA / CEA научный эксперимент gcse к определить удельную теплоемкость

---

НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс этой страницы

Как вручную рассчитать производительность чиллера для вашего процесса

Если вам не нравится идея экспертных рекомендаций по оценке технологических тепловых нагрузок или вы просто предпочитаете делать свои собственные расчеты производительности чиллера, необходимой вашему процессу, нижеследующее определенно для вас.

Формулы «старой школы» для расчета тепловой нагрузки и размера чиллера

1. Начните с удельной теплоемкости материала, ΔT и ΔH

Чтобы рассчитать технологическую нагрузку, начните с количественной оценки затрат тепла, необходимого для обработки материала в соответствии с:

• удельная теплоемкость используемого материала;
• фунтов материала, обрабатываемого в час;
• «ощутимое» изменение температуры материала во время процесса или «дельта Т» (ΔT).ΔT определяется путем вычитания температуры материала, входящего в процесс, из температуры на выходе из процесса;
• «скрытая» теплота (ΔH), которая должна удаляться, когда пластмасса меняет фазу с жидкой на твердую. Во время этого фазового перехода температура материала не изменяется (нет ΔT), но тепло все еще должно отводиться от материала.

Часто ΔH можно учесть, включив в вычисления «коэффициент безопасности». Если вы не хотите количественно определять количество тепла, выделяемого механически (гидравлическими двигателями, подающими отверстиями и т.), либо указав используемое оборудование и добавив соответствующие значения, вы также можете включить эти нагрузки в коэффициент безопасности. Обычно это включает добавление от 10 до 20% к результату ваших вычислений, как показано ниже:

1. Умножьте для расчета БТЕ в час: Фунтов / час X удельная теплоемкость X ΔT = БТЕ в час
2. Преобразование БТЕ в тонны: БТЕ в час / 12 000 = Тонны в час.
3. Добавьте коэффициент запаса прочности от 10% до 20%: тонн в час x 1.2 (коэффициент безопасности) = Размер чиллера в тоннах

2) Рассчитайте упрощенное MCΔT

Этот метод идеален для измерения фактической нагрузки процесса. Для расчета результата необходимо:

• Измерьте расход технологической охлаждающей жидкости (галлонов в минуту или галлонов в минуту),
• Определить ΔT технологической охлаждающей жидкости,
• Подставьте свои числа в формулу для вычисления результата,

Измерить расход. Расход можно измерить, поместив расходомер на выходную линию охлаждения или, если он недоступен, измерив время, необходимое выходному отверстию для заполнения пятигаллонного ведра, и вычислив эквивалентный поток в галлонах в минуту.

Пример: 25 галлонов в минуту

Определите ΔT технологической охлаждающей жидкости. Вычтите температуру воды на выходе (LWT), температуру воды, выходящей из охладителя и переходящей в технологический процесс, из температуры воды на входе (EWT), температуры охлаждающей жидкости, которая повторно поступает в охладитель, несущего технологическое тепло.

Пример: 97 ° F EWT минус 60 ° F LWT = 37 ° F ΔT

Подставьте результаты в формулу. Используйте формулу Q = M X C X ΔT, где:

Q = тепловая нагрузка в британских тепловых единицах в час (BTUH)

M = расход в галлонах в час (GPM)

C = удельная теплоемкость жидкости.

(для воды: 1 БТЕ на фунт умножить на 8,34 фунта на галлон умножить на шестьдесят минут в час или 500 БТЕ на галлон в час)

ΔT = разница температур в градусах Фаренгейта

Пример: Если технологическая охлаждающая жидкость течет со скоростью 40 галлонов в минуту и ​​ΔT (EWT-LWT) составляет 12 ° F, то:

Q = 500 БТЕ на галлон в час X 40 галлонов в минуту x 12 ΔT = 240000 БТЕ в час

3) Преобразуйте результат в тонны мощности чиллера.

Разделите Q (БТЕ в час) на 12 000 (количество БТЕ в одной тонне холодопроизводительности). Таким образом, мощность чиллера, необходимая для обработки тепловой нагрузки технологического процесса в тоннах в час:

Пример: 240 000/12 000 = 20 тонн / час.

4) Правильный тоннаж чиллера для температуры воды на выходе (LWT), если LWT отличается от 50 ° F:

Расчеты вместимости чиллера в пластмассовой промышленности основаны на температуре охлаждающей жидкости 50 ° F (LWT), достаточной для выдерживания повышения температуры охлаждающей жидкости на 10 ° F в результате технологической нагрузки.Таким образом, если необходимая вам LWT выше или ниже 50 ° F, вам необходимо соответствующим образом скорректировать расчет тоннажа чиллера.

Как правило, одна степень охлаждения выше или ниже 50 ° F соответствует примерно 2% вместимости чиллера. Итак, чтобы поправить свой расчет:

• ДОБАВИТЬ 2% (приблизительно) к требуемой номинальной вместимости на каждый градус F ниже 50 ° F, или
• ВЫЧИТАЙТЕ 2% (приблизительно) от требуемой номинальной вместимости на каждый градус F выше 50 ° F.

Пример: Если вам требуется LWT 40 ° F, укажите чиллер, производительность которого на 20% (10 X 2%) больше, чем при LWT 50 ° F.Аналогичным образом, если ваш LWT выше, например 60 ° F, вы можете указать чиллер с мощностью на 20% меньше.

И, наконец, последнее практическое правило: поскольку ваш чиллер, вероятно, будет испытывать различные тепловые нагрузки и температуры охлаждения, убедитесь, что рассчитан на максимальную тепловую нагрузку и минимальную температуру, с которой он вам понадобится.