Объем расширительного бака в системе отопления: Расчет объема расширительного бака для закрытой системы отопления

Содержание

Расчет мембранного расширительного бака в Excel

Опубликовано вс, 06/17/2007 – 17:38 пользователем editor

РАСЧЕТ МЕМБРАННЫХ РАСШИРИТЕЛЬНЫХ БАКОВ (СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ)

Для определения рабочего объема мембранного расширительного бака необходимо определить суммарный объем системы отопления VL сложением водяных объемов котла, отопительных приборов и трубопроводов.
Написана на Excel.

Ориентировочные значения содержания воды в системах отопления

Вид отопительных приборов	Объем системы, литр/кВт
Конвекторы	7,0
Радиаторы	10,5
Греющие поверхности, совмещенные со строительными конструкциями (теплые полы)	17,0

Объем расширительного бака V = (VL x E) / D, где

VL – емкость расширительной системы (емкость котла, всех труб и аккумуляторов тепла, если есть)
Е – коэффициент расширения жидкости, %
D – эффективность мембранного расширительного бака

1. Однако емкость системы отопления вычислить достаточно сложно, поэтому приблизительный расчет можно получить, зная мощность системы отопления, использовав формулу – 1КW = 15 л.
Например: мощность котла для коттеджа 30 кВт, тогда емкость системы отопления (без теплоаккумулятора) VL = 15 х 30 = 450 л.

2. Расширение жидкости – 4 % приблизительно, для водяных систем отопления с максимальной температурой

до 95°С (данные достаточно точные и неопасные)

Если в системе в качестве теплоносителя используется этиленгликоль (тосол), то приблизительный расчет коэффициента расширения можно произвести по следующей формуле:
этиленгликоль
10% – 4% х 1,1 = 4,4%
20% – 4% х 1,2 = 4,8% и т.д.;

эффективность мембранного расширительного бака D = (PV – PS) / (PV + 1), где

РV – максимальное рабочее давление системы отопления (расчетное давление предохранительного клапана равно максимальному рабочему давлению), для коттеджей обычно достаточно 2,5 бар;
PS – давление зарядки мембранного расширительного бака (должно быть равно статическому давлению системы отопления; (0,5 бар = 5 метров)
Например: площадь коттеджа составляет 300 м², высота системы

5м, мощность котла 30 кВт, объем теплоаккумулятора 1000 л; тогда объем необходимого расширительного бака составит:
VL = 30 х 15 + 1000 = 1450 л.
PV = 2,5 бар; PS = 0,5 бар;
D = (2,5 – 0,5)/(2,5+1) = 0,57
V = 1450 х 0,04/0,57 = 101,75

Выбираем расширительный мембранный бак 110 л, давление зарядки 0,5 бар

Коэффициент увеличения объема воды/водогликолевой смеси в зависимости от температуры

Т, °С

Содержание гликоля, %

	0	10	20	30	40	50	70	90
0	0,00013	0,0032	0,0064	0,0096	0,0128	0,0160	0,0224	0,0288
10	0,00027	0,0034	0,0066	0,0098	0,0130	0,0162	0,0226	0,0290
20	0,00177	0,0048	0,0080	0,0112	0,0144	0,0176	0,0240	0,0304
30	0,00435	0,0074	0,0106	0,0138	0,0170	0,0202	0,0266	0,0330
40	0,0078	0,0109	0,0141	0,0173	0,0205	0,0237	0,0301	0,0365
50	0,0121	0,0151	0,0183	0,0215	0,0247	0,0279	0,0343	0,0407
60	0,0171	0,0201	0,0232	0,0263	0,0294	0,0325	0,0387	0,0449
70	0,0227	0,0258	0,0288	0,0318	0,0348	0,0378	0,0438	0,0498
80	0,0290	0,0320	0,0349	0,0378	0,0407	0,0436	0,0494	0,0552
90	0,0359	0,0389	0,0417	0,0445	0,0473	0,0501	0,0557	0,0613
100	0,0434	0,0465	0,0491	0,0517	0,0543	0,0569	0,0621	0,0729

Вы можете скачать программу расчета по ссылке ниже:

Расширительный мембранный бак. xls

Язык Русский

Расширительный бак подобрать для частного дома

Расширительный бак. Расчёт объёма. Как быстро и правильно рассчитать объём расширительного бака

При обустройстве системы отопления важно правильно подобрать расширительный бак. Часто возникают сомнения: не слишком ли маленький? или, наоборот – зачем такой большой? Ведь, действительно, бывают баки на 5-8 литров, а бывают и на 300, 500, 1000 и больше! Кстати, вся размерная сетка представлена на нашем сайте в разделе Расширительные баки для отопления.

Давайте вместе разберемся, имеет ли размер значение?

Вспомним, для чего нужен в отопительной системе расширительный бачок. Расширительная ёмкость служит для компенсации изменения объёма воды или другого теплоносителя в замкнутых системах отопления и обеспечения постоянного давления. Другими словами, в расширительный бак поступает излишний объем горячей воды, образовавшийся вследствие нагрева. Бачок принимает на себя избыток воды, тем самым обеспечивая безопасность элементам системы и снижая потребление энергии.

Как устроен расширительный бак?

Бак представляет собой завальцованный или сварной металлический корпус с каучуковой мембраной-диафрагмой внутри. Конструктивно это может быть бачок на ножках или без них, горизонтального или вертикального исполнения.

На заводе-изготовителе в бак закачивается определенное количество воздуха или другого нейтрального газа. Это называется предустановленным заводским давлением, его значение указано на табличке с характеристиками бака. Предустановленное давление давит на диафрагму изнутри. При нагревании вода расширяется, но в замкнутом контуре ей некуда деться и она давит на мембрану. В результате вода поступает внутрь бака, а в системе отопления освобождается дополнительное пространство. При снижении температуры давление сжатого воздуха выталкивает остывшую воду обратно в трубопровод. Таким образом расширительный бак поддерживает в системе отопления постоянное давление.

Теперь, вспомнив теорию, можно перейти к практике. Возможно, формула расчета кому-то покажется сложной. Поэтому мы в этой статье предлагаем Вашему вниманию также таблицу приближенных объёмов расширительного бака для отопления

Формула расчета

V=e*C/(1-((Pпред+1)/(Pмакс+1)))

где

V – объём расширительного бака (в литрах)

e – коэффициент расширения воды

C – объём воды в системе (в литрах)

Р пред – предустановленное давление воздуха в баке (бар)

Р макс – максимальное давление в системе (бар)

Опытные монтажники советуют выбирать расширительный бак объёмом 8-10% от системы отопления

Для Вашего удобства приводим таблицу, которая поможет Вам приближенно определить объём расширительного бака для Вашей системы отопления

(Р пред) Предустановленное давление воздуха в баке (бар)	(Р макс) Давление в системе (бар)	(С) Объём воды в системе (л)	Ориентировочный объём ёмкости (в литрах) в зависимости от max рабочей температуры
0,5	1,0	100	3	4,7	6,7	9	11,5	14,3	17,3
0,5	1,5	100	1,9	3,0	4,2	5,6	7,2	8,9	10,8
0,5	2,0	100	1,5	2,4	3,4	4,5	5,7	7,1	8,6
0,5	2,5	100	1,3	2,1	2,9	3,9	5,0	6,2	7,6
1,0	1,5	300	11,4	17,7	25,2	33,7	43,1	53,5	64,8
1,0	2,0	300	6,8	10,6	15,1	20,2	25,9	32,1	38,9
1,0	2,5	300	5,3	8,3	11,8	15,7	20,1	25,0	30,2
1,0	3,0	300	4,5	7,1	10,1	13,5	17,2	21,4	25,9
1,5	2,5	500	13,2	20,7	29,4	39,3	50,3	62,4	75,6
1,5	3,0	500	10,1	15,8	22,4	29,9	38,3	47,5	57,6
1,5	3,5	500	8,5	13,3	18,9	25,2	32,3	40,1	48,6
1,5	4,0	500	7,6	11,8	16,8	22,4	28,7	35,7	43,2
2,0	3,0	1000	30,3	47,3	67,2	89,8	115	142,6	172,7
2,0	4,0	1000	18,9	29,5	42,0	56,1	71,9	89,1	108
2,0	5,0	1000	15,1	23,6	33,6	44,9	57,5	71,3	86,4
2,0	6,0	1000	13,2	20,7	29,4	39,3	50,3	62,4	75,6
Максимальная рабочая температура (°С)			40	50	60	70	80	90	99
(е) Коэффициент расширения воды при изменении температуры на 10 °С			0,008	0,012	0,017	0,022	0,029	0,036	0,043

Просим обратить внимание, что этот расчет действителен при соблюдении некоторых условий.

Во-первых, расширительный бак и предохранительный клапан должны находиться на одном уровне.

Во-вторых, рабочая жидкость для данного расчета – вода. Для смеси воды и гликоля расчет будет отличаться с учетом коэффициента вязкости рабочей жидкости

В третьих, максимальное рабочее давление должно быть, по крайней мере, равным максимальному давлению в системе (давление может быть отрегулировано предохранительным клапаном)

Надеемся, что эта таблица поможет Вам корректно подобрать объём бака для отопления, который подойдет именно Вашей системе отопления. Помните, что лучше немного больше, чем меньше.

Хотелось бы немного остановиться на месте расположения расширительного бака в замкнутой системе отопления

Схема автономного отопления: основные элементы системы

Для того, чтобы сделать систему отопления частного дома, в первую очередь необходимо создать схему с указанием всех основных элементов системы и материалов, которые будут использоваться. Тут приводим базовую схему расположения компонентов контура отопления

Элементы, которые будут использоваться в системе отопления, могут отличаться в зависимости от проекта, но основная их часть понадобится в любом случае

КОТЕЛ – может быть газовый, твердотопливный или электрический

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ НАСОС – толкает воду от котла к потребителю (радиаторам, контурам теплого пола и т. п.)

РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК – нужен для компенсации расширения теплоносителя вследствие его нагрева в закрытых системах отопления

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН – служит для предотвращения движения воды в обратном направлении

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН – позволяет “сбросить пар” от перегретого теплоносителя

ВОЗДУХООТВОДЧИК – предотвращает завоздушивание системы отопления, продлевает срок службы насоса и других элементов системы отопления

МАНОМЕТР – позволяет контролировать текущее давление в системе

СМЕСИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН или попросту ТРОЙНИК – соединяет контур системы

ЗАДВИЖКА или КРАН – нужна для перекрытия системы отопления в необходимых местах. Для удобного демонтажа элементов системы для ремонта или диагностики советуем использовать краны с быстросъёмными накидными гайками (кран-американка)

Также может пригодится РЕДУКТОР ДАВЛЕНИЯ, СМЕСИТЕЛЬ-ТЕРМОСТАТ, АНТИКОНДЕНСАЦИОННЫЙ КЛАПАН и другие элементы

На приведенной схеме арматурные и контрольные элементы расположены по отдельности. Но для удобства пользователя промышленность выпускает так называемую арматуру в сборе. Для примера приведем:

группа безопасности котла – сборный сепаратор воздуха, укомплектованный воздухоотводчиком. предохранительным клапаном и манометром

сборный коллектор равномерного распределения теплоносителя и контроля уровня тепла в системе теплого пола

На нашем сайте представлен широкий выбор циркуляционных насосов для бытового и промышленного использования разных производителей. Особое внимание хочется уделить циркуляционным насосам от датского “короля насосов” Grundfos”. У нас есть как стандартные трехсткоростные, так и энергосберегающие насосы со встроенным частотным преобразователем. Энергосберегающими насосы Grundfos названы не зря – они действительно существенно экономят потребление электроэнергии, которая дорожает с каждым днем. Например насос Грундфос ALPHA1 L 25-60 потребляет всего от 4 до 45 Вт в зависимости от выбранного режима работы.

Также можно выбрать расширительный бак итальянских производителей Zilmet, Aquasystem Elbi или Imera нужного Вам объема. Как это делать, Вы уже знаете из формулы расчета в начале этой статьи.

Если Вам нужна дополнительная консультация по подбору объёма расширительного бака для отопления, обращайтесь в наш отдел продаж. Мы с удовольствием ответим на все Ваши вопросы и окажем помощь в выборе бака и других комплектующих системы отопления.

Twitter
Facebook
Pinterest

Рекомендуем обратить внимание

Распродажа

Бак для отопления Watersystem WR24 на 24 л t° до +100 °С, максимальное давление 10 бар, объём 24 л, диаметр 280 мм, высота 470 мм, соединение ¾”, вес 3,91 кг мембрана EPDM SeFa S. R.L. (Италия) Гарантия 12 месяцев Страна-производитель: Турция в наличии на складе

Бак для отопления 150 л Watersystem WRV 150 на ножках t° до +100 °С, максимальное давление 10 бар, объём 150 л, диаметр 585 мм, высота 860 мм, соединение 1″, вес 21 кг мембрана EPDM SeFa S. R.L. (Италия) Гарантия 12 месяцев Страна-производитель: Турция

Бак для отопления Watersystem WRV50 50 л на ножках t° до +100 °С, максимальное давление 10 бар, объём 50 л, диаметр 380 мм, высота 620 мм, соединение 1″, вес 9.14 кг мембрана EPDM SeFa S.R.L. (Италия) Гарантия 12 месяцев Страна-производитель: Турция В наличии на складе

Вода в жидком состоянии, как и почти все физические материалы, увеличивается в объеме при нагревании и уменьшается при охлаждении. Эти действия происходят на молекулярном уровне. Хотя может показаться, что при нагревании заданного объема воды «создается» больше воды, это не так. Присутствует такое же количество молекул, просто они занимают больше места.

Поскольку молекулы воды очень малы, можно предположить, что тепловое расширение является «слабым» эффектом. Однако такое предположение очень ошибочно. Любая попытка ограничить молекулярное расширение будет встречена огромными силами. Если бы прочный металлический контейнер, такой как система гидравлических трубопроводов, был бы полностью заполнен жидкой водой, изолирован от атмосферы и нагрет, давление в нем резко увеличилось бы. Если позволить увеличиться при дальнейшем нагревании, контейнер в конечном итоге лопнет, в некоторых случаях сильно. Вот почему все гидравлические системы с замкнутым контуром должны иметь предохранительный клапан.

В настоящее время в наиболее часто используемых расширительных баках используется очень гибкая диафрагма из бутилкаучука или EPDM для полного разделения воздуха и воды внутри бака. Эта диафрагма соответствует внутренней поверхности резервуара, когда воздушная сторона находится под давлением (рис. 1).

При нагреве воды в системе увеличенный объем перемещается в бак. Диафрагма перемещается к пленной воздушной камере. Давление воздуха в баке увеличивается, как и давление воды в системе. Однако, если размер резервуара правильный, увеличение будет небольшим и недостаточным для того, чтобы открыть предохранительный клапан.

Размеры мембранных расширительных баков можно определить с помощью таблиц или программного обеспечения. Подробная процедура определения размеров расширительных баков диафрагменного типа приведена в 9. 0019 ссылка 1 в конце этой статьи.

Деталь 1: Всегда следите за тем, чтобы расширительный бак подсоединялся к системе близко к входной стороне циркуляционного насоса системы. Эта концепция была правильно применена несколько десятилетий назад, но затем постепенно исчезла из практики, поскольку другие «удобства» установки, похоже, имеют приоритет.

Отсутствие внимания к этой детали часто является причиной постоянного попадания воздуха в гидравлические системы. Опытные специалисты по гидротехнике, которые просят исправить системы, требующие частой продувки воздухом, знают, что одной из вероятных причин проблемы является проверка размещения расширительного бачка относительно входа циркулятора.

Я знаю системы, которые страдали от хронических проблем с воздухом, но были мгновенно «вылечены» путем перемещения точки подключения расширительного бачка рядом с входом циркулятора.
Точка, где расширительный бак соединяется с системой трубопроводов, является единственным местом в системе, где давление не изменяется при работе циркуляционного насоса. Это позволяет добавить дифференциальное давление, создаваемое циркуляционным насосом, к статическому давлению в системе. Повышенное давление в системе помогает защитить циркуляционный насос от кавитации и часто обеспечивает более тихую работу. Это также увеличивает способность вентиляционных отверстий выбрасывать воздух из системы. Рисунок 2 (ниже) показывает допустимое размещение бака.

Деталь 2: Расширительные баки мембранного типа всегда лучше устанавливать вертикально так, чтобы соединение трубопровода находилось вверху. Это снижает нагрузку на соединение резервуара по сравнению с горизонтальной установкой. Он также предотвращает попадание воздуха из трубопровода на водяную сторону расширительного бака при первом заполнении системы. Последнее может иметь место, когда бак установлен вертикально, но с подключением снизу.

Деталь 3: Срок службы расширительного бака зависит от рабочей температуры системы, давления, химического состава жидкости и содержания кислорода. Чем выше рабочая температура и выше доступность растворенного кислорода в воде системы, тем короче ожидаемый срок службы резервуара.

Когда бак выходит из строя из-за разрыва мембраны или коррозии, его относительно легко заменить, ЕСЛИ установщик предусмотрел запорный клапан между баком и местом его подключения к системе. Без этого клапана вам, возможно, придется сливать галлоны из системы только для того, чтобы отвинтить неисправный бак и вкрутить новый.

Предлагаю шаровой кран для перекрытия расширительных бачков. После первого ввода системы в эксплуатацию снимите ручку с этого клапана и храните ее где-нибудь в механическом помещении. Это снижает вероятность того, что кто-то может непреднамеренно закрыть клапан и, таким образом, изолировать бак от системы.

Деталь 4: Рассмотрите возможность увеличения размера расширительного бака. Типичные расчеты размера резервуара определяют минимальный объем резервуара. Использование бака большего размера, хотя, вероятно, и более дорогого, вполне допустимо. Это уменьшает изменения давления в системе при изменении температуры жидкости. В системах без автоматической подпитки, таких как контур, работающий на антифризе, дополнительная жидкость в увеличенном расширительном баке помогает поддерживать работу вновь введенной в эксплуатацию системы при соответствующем давлении, поскольку воздухоотделитель удаляет растворенный воздух из системы.

Деталь 5: Планируйте наименьшую температуру, которую может достичь жидкость. В большинстве систем водяного отопления размер расширительного бака и давление воздуха на стороне воздуха основаны на предположении, что холодная жидкость, используемая для заполнения системы, находится в диапазоне температур от 45 до 60F.

Подходит для большинства систем обогрева помещений. Однако, когда расширительный бак используется в контуре солнечного коллектора или в системе снеготаяния, раствор антифриза иногда будет намного холоднее, возможно, даже ниже 0°F. Если диафрагма резервуара полностью расширяется относительно стальной оболочки при температуре жидкости, возможно, 45°F, любое дальнейшее охлаждение жидкости, вероятно, вызовет отрицательное давление в системе и возможный приток воздуха из вентиляционного отверстия поплавкового типа. Reference 2 (в конце этой статьи) объясняет, как исправить эту возможность. Идея состоит в том, чтобы добавить достаточное количество жидкости в бак во время повышения давления в контуре, чтобы диафрагма не полностью расширялась по отношению к внутренней части бака, пока вся жидкость в системе не достигнет минимально возможной температуры.

Деталь 6: Регулировка антифриза. Растворы пропилена или этиленгликоля имеют более высокие коэффициенты расширения по сравнению с водой. Чем выше концентрация антифриза, тем больший объем расширения требуется. Увеличение объема воды, нагретой от 60 до 180°F, составляет около 3%. Увеличение объема 50%-ного раствора пропиленгликоля, нагретого с 60 до 180°F, составляет около 4,5%. Эту более высокую скорость расширения следует учитывать при выборе размера баков для таких систем, как снеготаяние, солнечная тепловая энергия или других применений, где используются растворы антифриза на основе гликоля.

Деталь 7: Никогда не используйте стандартный расширительный бак с кожухом из углеродистой стали в системах с разомкнутым контуром, таких как системы, использующие питьевую воду для подачи тепла к водяным нагревателям (что является плохой идеей для некоторых других систем). причины). Повышенное содержание растворенного кислорода в воде ускорит коррозию корпуса из углеродистой стали. Это ограничение также относится к системам с замкнутым контуром, в которых используются небарьерные трубки PEX или другие материалы, которые могут способствовать диффузии кислорода в системе. Расширительные баки с внутренней полимерной обшивкой следует использовать в тех случаях, когда могут присутствовать более высокие уровни растворенного кислорода.

Деталь 8: Не устанавливайте расширительные баки непосредственно под гидравлическими разделителями. Это позволит грязи, собранной на дне сепаратора, попасть в расширительный бачок. Со временем это может привести к выходу из строя диафрагмы. Если резервуар должен находиться рядом с гидравлическим сепаратором, лучше всего установить его через тройник в любой трубе, соединяющейся с нижними боковыми соединениями на сепараторе, как показано на Рис. 3.

Деталь 9: По возможности , избегайте размещения расширительных баков вблизи очень горячей воды. При нагреве корпуса бака давление воздуха в баке увеличивается. Это увеличивает давление в системе по сравнению с ситуацией, когда корпус резервуара более холодный, и может привести к протечке клапана сброса давления.

Деталь 10: Не оставляйте расширительный бачок уязвимым для ударов. Небольшие расширительные баки, которые свисают с ½-дюйм. верхние соединения могут легко погнуться при случайном ударе. Спросите меня, откуда я это знаю…

Джон Зигенталер, дипломированный инженер, выпускник Политехнического института Ренсселера и лицензированный профессиональный инженер. Он имеет более чем 35-летний опыт проектирования современных водяных систем отопления. Его последняя книга — «Отопление с использованием возобновляемых источников энергии» (см. www.hydronicpros.com).
Ссылки:

Современное гидравлическое отопление, 3-е изд., Джон Зигенталер, Cengage Publishing 2012, ISBN -13: 978-1-4283-3515-8
Отопление с использованием возобновляемых источников энергии, Джон Зигенталер, Cengage Publishing 2017, ISBN -13 : 978-1-2850-7560-0
Объявление
Расширительные баки – Оборудование – HVAC/R и солнечная энергетика
Содержание
При нагревании вода расширяется. Если такое расширение происходит в закрытой системе, может создаваться опасное давление воды. Система горячего водоснабжения может быть закрытой системой, когда арматура для горячей воды закрыта, а трубопровод подачи холодной воды оснащен предохранителями обратного потока или любым другим устройством, которое может изолировать систему горячего водоснабжения от остальной системы водоснабжения для бытовых нужд.
Закрытая система горячего водоснабжения, показывающая влияние воды и повышения давления от (A) P ₁ и T ₁ до (B) P ₂ и T ₂
Эти давления могут быстро возрасти до точки, при которой предохранительный клапан на водонагревателе срабатывает, тем самым сбрасывая давление, но в то же время нарушая целостность предохранительного клапана.
Предохранительный клапан, установленный на водонагревателе, является не регулирующим, а предохранительным клапаном. Он не предназначен и не предназначен для постоянного использования. Повторяющееся чрезмерное давление может привести к выходу из строя оборудования и трубопровода, а также к травмам.
При правильном размере расширительный бак, подключенный к закрытой системе, обеспечивает дополнительный объем системы для расширения воды, обеспечивая при этом максимальное желаемое давление в системе горячего водоснабжения. Он делает это, используя сжатую воздушную подушку (рисунок ниже). Следующее обсуждение объясняет, как определить размер расширительного бака для системы горячего водоснабжения, а также теорию, лежащую в основе проектирования и расчетов. Он основан на использовании расширительного бака мембранного или баллонного типа, который чаще всего используется в сантехнической промышленности. Этот тип расширительного бака не позволяет воде и воздуху соприкасаться друг с другом.
Влияние расширительного бака в закрытой системе на повышение давления и температуры от (A) P ₁ и T ₁ до (B) P ₂ и T ₂
Расширение воды
Фунт вода при 140°F имеет больший объем, чем тот же фунт воды при 40°F. Иными словами, удельный объем воды увеличивается с повышением температуры.
Если известен объем воды при определенных температурных условиях, расширение воды можно рассчитать следующим образом:
Где:
VEW = Расширение воды, галлоны
против ₁ = объем системы воды при температуре 1, галлоны
против ₂ = объем воды при температуре 2, галлоны
998
4
4 = Объем воды при температуре 2, галлоны

9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000
8
8 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 90008
4 = Системный объем воды. Temp., ∘ F Specific Volume, ft ³ /lb 40 0.01602 50 0.01602 60 0.01604 70 0.01605 80 0.01607 90 0.01610 100 0. 01613 110 0.01617 120 0.01620 130 0.01625 140 0.01629 150 0.01634 160 0,01639 Термодинамические свойства воды в насыщенной жидкости
Vs ₁ – начальный объем системы и может быть определен путем расчета объема системы горячего водоснабжения. Это влечет за собой добавление объема водогрейного оборудования к объему трубопровода и любой другой части системы горячего водоснабжения.
Vs ₂ – расширенный объем воды в системе при расчетной температуре горячей воды. Vs ₂ можно выразить через Vs ₁ . Для этого посмотрите на вес воды в обоих состояниях.
Вес ( W ) воды при температуре 1 (T ₁ ) равен весу воды при T ₂ , или W ₁ = W ₂ . В T ₁, W ₁ = VS ₁ /VSP ₁ и аналогично T ₂, W ₂ = VS ₂ /VSP ₂, где vsp quals. воды при двух температурных режимах. (См. Таблицу выше для конкретных объемных данных.)
Так как W ₁ = W ₂ , тогда:
Решение для Vs ₂ :
Насколько расширится 1000 галлонов от температуры 40°F до температуры 140°F?
Из таблицы выше, vsp ₁ = 0,01602 (при 40°F) и vsp ₂ = 0,01629 (при 140°F). Используя уравнение:
Обратите внимание, что это степень расширения воды, и ее не следует путать с размером необходимого расширительного бака.
Расширение материала
Примет ли расширительный бак всю расширяющуюся воду?
Ответ нет , потому что расширяется не только вода. Трубопроводы и водонагревательное оборудование также расширяются при повышении температуры. Любое расширение этих материалов приводит к меньшему расширению воды, получаемой расширительным баком. Другой способ взглянуть на это выглядит следующим образом:
Venet = Vew – Vemat
9
Vew = расширение воды, галлоны
Vemat = расширение материала, галлоны
Для определения степени расширения каждого материала на определенное изменение температуры посмотрите коэффициент линейного расширения для этого материала.
Для меди коэффициент линейного расширения составляет 9,5 × 10 ^–6 дюйм/дюйм/°F, а для стали 6,5 × 10 ^–6 дюйм/дюйм/°F.
По коэффициенту линейного расширения можно определить коэффициент объемного расширения материала. Коэффициент объемного расширения в три раза больше коэффициента линейного расширения :
ß=3α
ß = Коэффициент объемного расширения
α = Коэффициент линейного расширения
Таким образом, объемный коэффициент для меди равен 28,5 × 10 ^–6 галлон/галлон/°F, а для стали – 19. 5 × 10 ^–6 галлон/галлон/°F. Материал будет расширяться пропорционально увеличению температуры.
Vemat = Vmat × ß (T2 – T1)
Venet = Vew – [Vmat ₁ ×ß ₁ (T ₂ – T ₁ )+Vmat ₂ ×ß ₂ (T ₂ – T ₁ )]
Номинальный объем трубопровода
Объем трубы, галлон/погонный фут трубы
Размер трубы, дюйм 0,02 0,02 0,02
1 / 2 1 / 2 1//2 0,03 0,03 0,03
3 / 4 3 / 4 3//4 0,04 0,04 0,04
1 0,07 0,07 0,07
11 / 4 11 / 4 11//4 0,10 0,10 0,10
11 / 2 11 / 2 11//2 0,17 0,17 0,17
2 0,25 0,25 0,25
21 / 2 21 / 2 21//2 0,38 0,38 0,38
3 0,67 0,67 0,67
4 1,50 1,50 1,50
6 2,70 2,70 2,70
8
Пример 2:
Система горячего водоснабжения имеет стальной водонагреватель объемом 900 галлонов. Он имеет 100 футов 4-дюймового трубопровода, 100 футов 2-дюймового трубопровода, 100 футов 1½-дюймового трубопровода и 300 футов 1/2-дюймового трубопровода. Все трубы медные. Предполагая, что начальная температура воды 40°F, а конечная температура воды 140°F, (1) насколько расширится каждый материал , и (2) каково чистое расширение воды в расширительном баке ?
Используя уравнение Vemat для стали (материал № 1), Vmat ₁ = 900 галлонов и Vemat ₁ = 900 (19,5 × 10 ^–6 )(140 – 80 галлонов) = 1. Для меди (материал № 2) сначала посмотрите на таблицу выше, чтобы определить объем каждого размера трубы:
4 дюйма = 100 x 0,67 = 67 галлонов
2 дюйма = 100 x 0,17 = 17 галлонов
1,5 дюйма = 100 x 0,10 = 10 галлонов
½ дюйма = 300 x 0,02 = 6 галлонов
Общая объем медного медь, Vmat ₂ = 100 галлонов и Vemat ₂ = 100 (28,5 × 10–6)(140 – 40) = 0,3 галлона.
Начальный объем воды в системе (Vs ₁ ) равен Vmat ₁ + Vmat ₂ или 900 галлонов + 100 галлонов. Из последнего примера: 1000 галлонов воды при температуре от 40°F до 140°F расширяются на 16,9.галлоны. Таким образом, используя уравнение Venet, Venet = 16,9 – (1,8 + 0,03) = 15 галлонов. Это чистое количество расширения воды, которое увидит расширительный бак. Еще раз обратите внимание, что это не тот размер расширительного бака, который необходим .
Закон Бойля
После определения степени расширения воды в расширительном баке пришло время посмотреть, как воздушная подушка в расширительном баке позволяет проектировщику ограничить давление в системе.
Размер расширительного бака (давление воды = давлению воздуха)
Закон Бойля гласит, что при постоянной температуре объем, занимаемый данной массой идеального газа (включая для практических целей атмосферный воздух), изменяется обратно пропорционально абсолютному давлению (манометрическое давление + атмосферное давление). Это выражается следующим образом:
P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂
Где
P ₁ = первоначальное давление воздуха, фунт на квадратный придвор. )
В ₁ = Начальный объем воздуха, галлоны
P ₂ = Конечное давление воздуха, фунтов на квадратный дюйм
V ₂ = Конечный объем воздуха, галлоны системы горячего водоснабжения?
Воздушная подушка в расширительном бачке обеспечивает пространство, в которое может уйти расширенная вода. Объем воздуха в баке уменьшается по мере того, как вода расширяется и попадает в бак. По мере уменьшения объема воздуха давление воздуха увеличивается.
Используя закон Бойля, начальный объем воздуха (т. е. размер расширительного бака) должен основываться на:
Начальном давлении воды,
Желаемом максимальном давлении воды и
Изменение начального объема воздуха.
Чтобы использовать приведенное выше уравнение, поймите, что давление воздуха равно давлению воды в каждом состоянии, и сделайте предположение, что температура воздуха остается постоянной в условиях 1 и 2 на рисунке выше.
Это предположение достаточно точно, если расширительный бак установлен на стороне холодной воды водонагревателя. Помните, что при определении размера расширительного бака проектировщик рассчитывает размер резервуара с воздухом, а не резервуара с водой.
Согласно рисунку выше, при условии 1 начальное давление воздуха в баке, P ₁, равно давлению поступающей воды на другой стороне диафрагмы. Начальный объем воздуха в баке, V ₁ , также является размером расширительного бака. Конечный объем воздуха в баллоне, V ₂ , также может быть выражено как V ₁ за вычетом чистого расширения воды (Venet).
Давление воздуха в состоянии 2, P ₂ , равно максимальному требуемому давлению системы горячего водоснабжения при конечной температуре, T ₂ . P ₂ всегда должно быть меньше настройки предохранительного клапана водонагревателя .
Используя закон Бойля:
V ₁ = Размер расширительного бака, необходимый для поддержания желаемого давления в системе, P2, галлоны
Venet = Чистое расширение воды, галлоны P1 = Давление воды на входе, фунт/кв.
Пример 3:
Еще раз обратимся к системе горячего водоснабжения, описанной в примере 2. Если давление подачи холодной воды составляет 50 фунтов на кв. дюйм, а максимальное желаемое давление воды составляет 110 фунтов на кв.
Пример 2 определил, что Venet равен 15 галлонам. Преобразовав заданное давление в абсолютное и используя уравнения, описанные выше, размер необходимого расширительного бака можно определить следующим образом:
Примечание. При выборе расширительного бака убедитесь, что диафрагма или камера бака могут принять 15 галлонов воды (Venet) .
Насколько полезен был этот пост?
Нажмите на звездочку, чтобы оценить!
Средняя оценка 5 / 5.