Как посчитать расход теплоносителя: Определение расхода теплоносителя для подбора циркуляционного насоса

Содержание

Методика оценочного расчета тепловых параметров водяных завес

При проектировании систем вентиляции возникает необходимость выбора воздушных завес с воздухонагревателем (теплообменником) с паровым или жидкостным источником тепла. Перед проектировщиками стоит непростая задача определения тепловой мощности завес, исходя из реальных параметров системы теплоснабжения объекта, таких как вид теплоносителя, давление и температура теплоносителя в подающем трубопроводе, давление теплоносителя в обратном трубопроводе, температура воздуха на входе в теплообменник и, возможно, требуемая температура теплоносителя на выходе из теплообменника.

С. А. Лысцев, А.В. Азин, ЗАО «Антарес ПРО»

Обычно производитель в сопроводительной документации к завесам с теплообменниками приводит значения расхода теплоносителя для одного или нескольких стандартных наборов параметров теплоснабжения. Такой набор, как правило, включает температуру воды на входе и выходе теплообменника и температуру окружающего воздуха на входе теплообменника. Тепловая мощность завесы при данных параметрах определяется по формуле для теплоносителя-воды из уравнения теплового баланса:

W = с ∙ ρ ∙ G W ∙ (T WГ — T WХ),

где W — тепловая мощность завесы, кВт; G W – расход воды, л/с; T WГ — температура воды на входе в теплообменник; T WХ — температура воды на выходе из теплообменника, ºС; с — теплоемкость воды, с = 4,19 кДж•кг -1 •ºС -1 ; ρ — плотность воды, ρ = 1 кг/л.

После подстановки этих величин имеем:

W = 4,19 ∙ G W ∙ (T WГ — T WХ ). (1)

Однако часто требуется определить, какова будет тепловая мощность завесы при иных параметрах системы теплоснабжения. В ходе проведенных на нашем предприятии испытаний было замечено, что для всех исследованных теплообменников при фиксированном расходе воздуха справедлива простая зависимость между расходом воды и отношением температур:

(T WГ — T WХ ) / (T WХ — T A) ≈ C K / G W. (2)

Здесь: T

A — температура окружающего воздуха, ºС; C K — некоторая константа размерности л/с, характеризующая теплообменник при некотором фиксированном расходе воздуха. Причем если и имеется отклонение от указанной зависимости, то, как правило, небольшое и только на малых расходах воды. Соотношение представленных в левой части выражения (2) температур можно определить как температурный коэффициент:

K Т = (T WГ — T WХ) / (T WХ — T A). (3)

Рис. 1. Зависимость температурного коэффициента KТ=(TWГ-TWX)/(TWX – TA) от расхода воды GW для теплообменника W1202-p и аппроксимирующая кривая CK/CW при значении СК = 0,125 л/с.

Для примера на рис. 1. представлены экспериментальные данные по температурному коэффициенту для теплообменника WV1202-p завесы «Антарес» модели 1202AdWV и аппроксимирующая кривая, соответствующая правой части выражения (2) при значении C K = 0,125 л/с.

Принимая во внимание выражения (1) и (2), тепловую мощность теплообменника можно приближенно вычислить по формуле:

W П ≈ 4,19 ∙ C K ∙ (T WХ — T A ). (4)

Из нее, в частности, следует, что мощность теплообменника определяется преимущественно значением температуры воды на выходе теплообменника или, точнее, разностью температуры воды на выходе и температуры окружающего воздуха. Кажущаяся на первый взгляд нестыковка, выражающаяся в отсутствии зависимости тепловой мощности тепло­обменника от температуры воды на входе, может быть объяснена тем, что сохранить определенное значение температуры воды на выходе при повышении температуры на входе можно за счет уменьшения расхода воды. В результате увеличение разности температур воды на входе и выходе практически компенсируется уменьшением расхода воды через теплообменник, и тепловая мощность завесы почти не меняется.

Рис. 2 Завеса «Антарес» модель 1202AdWV с водяным тепллообменником

Расход воды в теплообменнике определяется по графической зависимости расхода воды от перепада давления, имеющейся в технической документации завесы. Зависимость расхода воды через теплообменник от разности давления обычно хорошо описывается степенной функцией с показателем степени 0,54:

G W = P 0.54 / R, (5)

где P — перепад давления в месте подсоединения теплообменника, R — гидравлическое сопротивление теплообменника.

Если при известном перепаде давления или при заданных значениях расхода воды в теплообменнике, температуры воды в подающем трубопроводе и температуры окружающего воздуха требуется определить значение температуры воды на выходе и мощность теплообменника, следует определить значение константы C K , рассчитав его при указанных в технической документации параметрах, наиболее близких к заданным.

C K = G W ∙ (T WГ — T WХ ) / (T WХ — T A ). (5)

Так, если в технической документации на завесу указано, что, для того чтобы при температуре воды в подающем трубопроводе T WГ = 90 ºС и температуре окружающего воздуха T A = 15 ºС температура воды на выходе теплообменника была T

WХ = 70 ºС, требуется расход G W = 0,35 л/с, то получаем значение C K = 0,127 л/с. При этом тепловая мощность теплообменника, рассчитанная с помощью выражений (1) или (4), должна совпасть с указанным в технической документации на завесу значением тепловой мощности теплообменника для этих стандартных значений температур и расхода воды (в данном случае W = 29 кВт).

Теперь можно определить расход воды через теплообменник, необходимый для того, чтобы температура воды на выходе была T WХ при заданных условиях работы завесы — температуре воды в подающем трубопроводе T WГ и температуре окружающего воздуха T A :

G W = C K ∙ (T WХ — T A ) / (T WГ — T WХ). (6)

И наоборот, если известны расход воды в теплообменнике G W, значение температуры воды в подающем трубопроводе T WГ и температуры окружающего воздуха T A, можно определить, какова будет при этом температура воды на выходе теплообменника T WХ:

T W

Х = (G W ∙ T WГ + C K ∙ T A ) / (G W + C K ). (7)

Например, для уже упомянутого теплообменника со значением C K = 0,127 л/с при температуре воды в подающем трубопроводе T WГ = 120 ºС, температуре окружающего воздуха T A = 10 ºС и расходе воды через теплообменник G W = 1 л/с расчетная температура воды на выходе теплообменника будет T WХ = 107 ºС. Тепловая мощность теплообменника при этих режимах, рассчитанная с помощью выражений (1) или (4), составит 54,5 кВт.

Алексей Пухов, технический директор «РусТропик»

КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА

Вышеизложенный подход к оценке расчета мощностей воздушных завес с жидким теплоносителем был предложен специалистами компании «Антарес» на этапе разработки методики испытаний воздушных завес на базе АПИК для целей верификации. Выражаясь обычным языком, предложение «Антарес» представляет собой простой инструмент нахождения мощности воздушной завесы для «любых» сочетаний температур, если мы знаем мощность при каких-либо температурах. Под сочетанием мы понимаем температуру окружающего завесу воздуха T

A и температуры теплоносителя (воды) на входе в завесу TWГ и выходе из нее TWГ. Единственное условие, необходимое для правильного нахождения мощности для других температур, — это постоянство расхода воздуха через завесу. Заметим, что при переходе от одного сочетания температур к другому расход воды GW, вообще говоря, изменяется.

Естественно задать вопрос о точности и границах применимости данной модели. Из приведенного выше специалистами «Антарес» графика следует, что для указанного теплообменника модель работает с достаточно высокой точностью в широких пределах (более чем в 10 раз!) изменения расхода воды GW. Данный факт нетривиален еще и потому, что при подобных изменениях расхода GW существенно изменяется характер течения воды в трубках теплообменника и, следовательно, характер процессов теплопереноса.

Являясь совместно с компанией «Антарес» участниками разработки методики верификации завес с жидким теплоносителем, специалисты компании «Тропик» приняли участие в измерениях водяных завес на базе АПИК. Эти измерения носили в основном характер прикидок по новой методике и производились на воздушных завесах известных на российском рынке брендов (в числе которых присутствовали «Антарес» и «Тропик»). При этих измерениях области изменения G

W варьировались от 0,08 до 0,21 л/с и от 0,13 до 0,2 л/с для разных завес. Для некоторых завес измерения были произведены лишь при GW около значения 0,2 л/с. Данные измерения подтвердили модель, предложенную «Антарес» (постоянство Ск), с точностью до 4,5 %. Следует также отметить, что в методике верификации водяных завес на базе АПИК для финальных расчетов мощности завесы используется более слабое утверждение, чем постоянство Ск. Суть методики заключается в том, что сначала по результатам измерения мощности при некоторых условиях в первом приближении производится оценка GW для стандартных условий. Второе измерение производится именно при установленном с определенной точностью данном значении GW. Теперь пересчет мощности к стандартным условиям подразумевает полное гидродинамическое подобие (эквивалентность) течения воды в трубках теплообменника (или, другими словами, постоянство С
к
уже при неизменном GW), что, очевидно, есть более слабое утверждение, чем постоянство Ск, и, следовательно, выполняется с более высокой точностью. Единственное ограничение, о котором следует помнить при пересчете мощности для постоянного расхода GW, заключается в том, что при значительном изменении средней температуры воды ее изменившаяся вязкость все-таки изменит характер течения даже при неизменном расходе GW. В терминах задачи измерения и расчета мощностей воздушной завесы с жидким теплоносителем это означает, что для получения высокой точности расчетов сочетания температур должны по возможности выставляться для измерений как можно ближе к тем, к которым производится пересчет.

Изучаем приборы учета ресурсов. Часть 1. Базовые понятия

 

При использовании данного материала ссылка на источник обязательна ©«Председатель ТСЖ»

ОПУБЛИКОВАНО В ЖУРНАЛЕ "ПРЕДСЕДАТЕЛЬ ТСЖ" №10(108) 2016

АВТОР: БАЛАХНИН АЛЕКСАНДР. Сопредседатель Ленинградской областной общественной инспекции по ЖКХ 

Изучаем приборы учета ресурсов. Часть 1. Базовые понятия

 Счетчик тепла

Начинающий руководитель домового хозяйства, председатель ТСЖ или управляющий, всегда сталкивается с огромным пробелом технических знаний, особенно, если по образованию он не «технарь». Многие так и не могут постичь всего многообразия домовых начинок и от бессилия нанимают специалистов сторонних организаций, не считаясь с дополнительными тратами. В таких случаях о внедрении более современных систем управления и контроля ресурсов даже не может быть и речи, так как за этим нужно постоянно следить и посещать специализированные выставки. Поэтому здесь мы начнем изучать не только сами устройства, позволяющие контролировать и минимизировать расход наших денег, но и окунемся в основы физики, чтобы хоть немного говорить на одном языке с поставщиками тепла, воды и электричества.

Из всех приборов учета энергоресурсов теплосчетчик является самым сложным. Дело в том, что для вычисления расхода тепла необходим контроль нескольких параметров, а именно:

 1) температуры теплоносителя на прямой и обратной подаче, чтобы впоследствии высчитать ее разницу,

2) расхода теплоносителя на прямой и обратной линиях,

3)давления теплоносителя на прямой и обратной подаче. Кроме обилия всевозможных датчиков узел учета тепла комплектуется тепловычислителем, который производит вычисление и выводит на дисплей окончательный результат.

Именно на его работу следует обращать особое внимание, так как в него закладываются основные постоянные параметры (константы) от которых зависит конечный результат. Именно здесь происходят различные злоупотребления, которые как показывает практика, приносят теплоснабжающим организациям необоснованную прибыль. Найти эти неточности неподготовленным руководителям ТСЖ чрезвычайно сложно. Эти «тонкости» описаны в журнале №5 за 2016 год в статье «Черная дыра коммунальных услуг. Часть 3».

Базовые понятия

Но чтобы постичь эти тонкости надо сначала разобраться, что и в каких единицах измеряет узел учета тепла. Тепло, как известно, один из видов энергии, которая передается от одного носителя к другому. Сначала источником этой энергии был первичный энергоноситель, такой как газ, уголь, нефть и т.п., что является полезным ископаемым. Затем в результате преобразования путем сжигания эта энергия перешла в тепло и нагрела вторичный энергоноситель, который в нашем случае явился водой. Количество энергии или работы произведенной  в результате преобразования энергии в международной системе СИ  измеряется в Джоулях. Поэтому в европейских странах узлы учета производят измерение тепла в Мегаджоулях (приставка Мега означает миллион). В России и в странах ближнего зарубежья тепло измеряют во внесистемных единицах Гигакалориях. Напомню, что калория есть количество тепла необходимое для нагрева 1 грамма воды на один градус по Цельсию. Это определение калории из школьного курса физики показывает, как мала эта величина. Поэтому для технических исчислений применяют Гигакалорию, которая равна миллиарду калорий.

Формула для расчета тепла проста, но требует наличия нескольких параметров теплоносителя. На самом деле в формуле должен присутствовать еще один сомножитель С, который называется теплоемкость, который измеряется в  Мкал/М3 * градус (мегакалория деленная на метр кубический и на градус). Эти пояснения я даю для особо «въедливых» читателей, которые в результате расчета могут обнаружить, что не совпадает размерность. Но так как этот сомножитель численно близок к единице, то численное значение не меняется.

Q=М(h1-h2) 10-3 , Гкалгде

М – массовый расход теплоносителя

Q – количество тепла, выраженное в гигакалориях,

h 1 и h 2 – энтальпия воды в подающем и обратном трубопроводе. 

Пару слов надо сказать про энтальпию. Это непривычное для простого обывателя слово означает внутреннюю энергию вещества, которая зависит не только от температуры, но и от давления. Измеряется энтальпия в кДж/кг (килоджоуль на килограмм). Другими словами в килограмме вещества содержится  энергии определенное количество, которое зависит от температуры этого вещества и внутреннего давления. Если не вдаваться в подробности и пренебречь энтальпией, заменив ее на температуру, что обычно и делается для упрощения расчетов, то формула приобретет еще более удобоваримую форму.

Q=М(t1-t2) 10-3      

где t1 и t2  , температура воды в подающем и обратном трубопроводе.

Чтобы понять написание на дисплее тепловычислителя других величин надо обратиться к понятию давления и расхода. В международной системе СИ давление измеряется в паскалях. Это производная величина, которая появляется как частное от деления силы, измеряемой в ньютонах, на площадь, измеряемой в квадратных метрах. Если учесть, что сила в один ньютон эквивалентна привычной для нас величине в 102 грамма, то понятно, что такая сила, распределенная на площадь в один квадратный метр величина очень маленькая. Более удобная для понимания величина, выраженная в килограммах на квадратный сантиметр, что соответствует одной технической атмосфере. Пишется она кгс/см2   (килограмм-сила на квадратный сантиметр). В большинстве случаев именно такое обозначение вы увидите на различных манометрах и шкалах дисплеев. В последнее время на шкалах приборов присутствуют, как правило, сразу две величины, выраженные в мегапаскалях и в кгс/см2.   Одна обычно идет красным цветом, а другая черным. Иногда градуировка шкал производится в Барах. 1 Бар равен 100000 паскалям. Но чтобы не засорять шкалы лишними нолями придумали бары. Бар от технической атмосферы отличается на 2% и зачастую в практических расчетах их принимают равными величинами, пренебрегая этим расхождением.

Еще одна величина, которая будет встречаться при изучении прибора учета тепла – это расход теплоносителя, который измеряется кубометрах в час. Эта величина также внесистемная, так как в системе СИ фигурируют только кубометры в секунду, что очень непривычно и неудобно.     

Что может теплосчетчик

Прежде чем начинать изучение теплосчетчика надо понять, на что он способен. Обычно при проектировании подобных приборов туда стараются вбить всевозможные функции, которые могут понадобиться при работе. Однако зачастую всеми функциями пользуются редко, а зачастую о них потребитель просто не знает. По аналогии его освоение можно сравнить с новым продвинутым смартфоном, где большинство людей использует лишь телефон и фото. В данном случае для примера мы будем рассматривать тепловычислитель СПТ-943, производителем которого является компания Логика, и изучать его возможности.

Итак, узел учета тепла предназначен для измерения и учета тепловой энергии и количества теплоносителя в закрытых и открытых водяных системах теплоснабжения. Тепловычислитель рассчитан для работы в составе узла учета тепла, обслуживающих два теплообменных контура (тепловых ввода), в каждом из которых могут быть установлены три датчика объема, три датчика температуры и два датчика давления.  Дело в том, что системы отопления могут быть разные (открытые и закрытые), а прибор должен быть адаптирован как к тем, так и к другим. Если система закрытая, то есть горячая вода подается в дом по отдельной линии, то прибор должен фиксировать температуру прямой и обратной воды в обеих системах. В данном случае «обратка» в системе ГВС будет являться ничем иным, как линией рециркуляции. Разница между подающей линией ГВС и «обраткой» будет ничем иным как общедомовым расходом горячей воды. В открытой системе, где горячая вода забирается из системы отопления, расход будет определяться как разность показаний между прямой подачей отопительной линии и обраткой все той же отопительной системы. Если горячая вода подготавливается при помощи теплообменника, который располагается непосредственно в доме, то расход ГВС определяется счетчиком холодной воды, которой подпитывается теплообменник, а тепло на нагрев этой воды входит в общее потребление отопления дома, если не предусмотрен раздельный учет.

Кроме измерения основных параметров системы: объемного расхода, температуры и давления, тепловычислитель позволяет определить количество тепловой энергии, массы и средних значений температуры и давления. Кроме того, устройство обеспечивает ввод настроечных параметров и показания текущих, архивных и настроечных параметров, ведение календаря, времени суток и учет времени работы, защиту данных от несанкционированного изменения. Часовые, суточные и месячные значения количества тепловой энергии, массы, объема, средней температуры, средней разности температур и среднего давления архивируются. Часовой архив содержит 1080 записей для каждого из перечисленных параметров, суточный архив – 365 записей и месячный – 48 записей.

В специальных архивах содержится информация об изменениях настроечных параметров и о возникновении и устранении нештатных ситуаций. Архив изменений и архив нештатных ситуаций содержат по сто записей каждый. Архивы размещаются в энергонезависимой памяти и могут сохраняться в течение всего срока службы тепловычислителя даже при отсутствии питания. Для передачи данных с прибора на внешние носители у тепловычислителя имеются специальные порты, которые позволяют передавать информацию на внешний компьютер, который может делать распечатку и вести непрерывный контроль состояния системы. Если такая возможность не используется, то снятие показаний производится через специальный оптический порт на внешний накопитель АДС90. Кроме этого тепловычислитель позволяет работать совместно с GSM модемами, которые дают возможность снимать показания дистанционно.

В следующей части мы рассмотрим работу компонентов узла учета, а также закладку основных параметров в базу данных.

 Изучаем приборы учета ресурсов. Часть 2. Учет тепла

Изучаем приборы учета тепла. Часть 3 Тепловычислитель

формула по тепловой нагрузке, как рассчитать расход воды по мощности системы

Простые способы вычисления тепловой нагрузки

Любой расчет тепловой нагрузки нужен для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных характеристик дома. После его выполнения выбираются определенные способы регулирования тепловой нагрузки отопления. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления этого параметра системы отопления.

Зависимость мощности отопления от площади

Таблица поправочных коэффициентов для различных климатических зон России

Для дома со стандартными размерами комнат, высотой потолков и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади помещения к требуемой тепловой мощности. В таком случае на 10 м² потребуется генерировать 1 кВт тепла. К полученному результату нужно применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.

Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составлять 150 м². В таком случае часовая тепловая нагрузка на отопление будет равна:

Главным недостатком этого метода является большая погрешность. Расчет не учитывает изменение погодных факторов, а также особенности здания – сопротивление теплопередачи стен, окон. Поэтому на практике его использовать не рекомендуется.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания

Укрупненный расчет нагрузки на отопление характеризуется более точными результатами. Изначально он применялся для предварительного расчета этого параметра при невозможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление представлена ниже:

Где q° — удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а – поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, Vн – наружный объем строения, м³, Tвн и Tнро – значения температуры внутри дома и на улице.

Таблица удельных тепловых характеристик зданий

Предположим, что необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом по наружным стенам 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент а = 1 (для Московской области). Оптимальная температура внутри жилого помещения (Твн ) должна составлять +22°С. Температура на улице при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на отопление:

По сравнению с предыдущим расчетом полученная величина меньше. Однако она учитывает важные факторы – температуру внутри помещения, на улице, общий объем здания. Подобные вычисления можно сделать для каждой комнаты. Методика расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям дает возможность определить оптимальную мощность для каждого радиатора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления нужно знать среднетемпературные значения для конкретного региона.

Такой метод расчета можно применять для вычисления часовой тепловой нагрузки на отопление. Но полученные результаты не дадут оптимально точную величину тепловых потерь здания.

Обзор программ для гидравлических вычислений

Прежде всего, с целью упрощения гидравлического расчета внутридомовых систем теплоснабжения лучше обратиться к узкоспециализированным программам. Но их не очень много, хотя выбрать всё же есть из чего. Некоторые из них бесплатные, а иные – в демо вариантах.

Наиболее популярные программы для расчета гидравлики отопительной сети:

  1. «Oventrop CO» – ПО вполне справится с расчетами для загородного домовладения для однотрубной/двухтрубной системы. У нее широкий потенциал: от выбора Ду труб до выполнения анализов расхода теплоносителя. Все итоги можно перевести в Виндовс, работает программа бесплатно.
  2. «Instal-Therm HCR» способна рассчитать схему радиаторного и наружного теплоснабжения. В нее включены еще 3 ПО: San для любой воды, Heat&Energy – для определения потерь тепла и Scan – для анализа схем отопления. Распространяется бесплатно в виде пробной версии.
  3. «HERZ C.O.» – бесплатное ПО для гидравлического расчёта одно и двухтрубной схемы теплоснабжения, как для новых, так и для отремонтированных помещениях, с водяным и гликолиевым теплоносителем. Программа обладает свидетельство качества ООО ЦСПС.

4 Выбор циркуляционного насоса

Насосы сухого типа применяются в системах с большой протяженностью. Электродвигатель и рабочая часть разделены уплотнительными кольцами, которые необходимо менять один раз в три года. Теплоноситель с ротором не контактирует. К преимуществам насосов данного типа можно отнести высокую производительность — примерно 80%. Из недостатков выделяют высокий уровень шума и контроль за отсутствием пыли в двигателе.

Следовательно, выбирая циркуляционный насос, необходимо сделать расчет потребности помещения в теплоэнергии, а также выяснить значение общего гидравлического сопротивления системы теплоснабжения. Не зная этих данных, подобрать соответствующий насос будет крайне сложно.

Электронасос с контроллером мощности подбирают, ориентируясь на производительность, предварительно выставив регулятор в среднее положение. Такая манипуляция позволит подкорректировать мощность в большую или меньшую сторону при ошибочном действии. Скорости в циркуляционном насосе могут переключаться как в ручном, так и автоматическом режиме. В зависимости от протяженности трубопровода применяются разные типы отопительных насосов.

Дата: 25 сентября 2020

как рассчитать количество труб напольного обогрева

Система обогрева «тёплый пол» является хорошей альтернативой радиаторному отоплению. При правильной организации напольной магистрали в помещении не остаётся холодных зон.

Шаг трубы, м.

0.050.10.150.20.250.30.35

Труба

Pex-Al-Pex 16x2 (Металлопластик)Pex-Al-Pex 16x2.25 (Металлопластик)Pex-Al-Pex 20x2 (Металлопластик)Pex-Al-Pex 20x2.25 (Металлопластик)Pex 14x2 (Сшитый полиэтилен)Pex 16x2 (Сшитый полиэтилен)Pex 16x2.2 (Сшитый полиэтилен)Pex 18x2 (Сшитый полиэтилен)Pex 18x2.5 (Сшитый полиэтилен)Pex 20x2 (Сшитый полиэтилен)PP-R 20x3.4 (Полипропилен)PP-R 25x4.2 (Полипропилен)Cu 10x1 (Медь)Cu 12x1 (Медь)Cu 15x1 (Медь)Cu 18x1 (Медь)Cu 22x1 (Медь)

Напольное покрытие

ПлиткаЛаминат на подложкеПаркет на фанереКовролин

Тепло равномерно распространяется по комнате. Водяной или электрический контур спрятан под облицовкой, что даёт возможность выполнять любой дизайн в доме. Система отопления требует проекта и определённых расчётов.

Специалисты используют многочисленные таблицы, высчитывая теплопотери помещения, длину трубопровода, шаг укладки контура. Программисты облегчили работу строителей.

Все необходимые расчёты можно выполнить с помощью online-калькулятора. Как работает программа? Какими данными она оперирует?

Описание программы

Основной вопрос, который возникает при создании проекта напольного обогрева, сколько трубы необходимо для определённого помещения. На форумах предлагается выполнить несложный расчёт.

Определяют площадь обогреваемой поверхности пола. Для системы отопления выбирают трубу диаметром 16 мм или 20 мм. Оптимальный шаг витков при выкладывании контура 10-15 см. Если разделить данные площади на шаг укладки магистрали, то получают длину трубы. L длина трубы = S площадь /h шаг.

Калькулятор «тёплого пола» предусматривает не только площадь комнаты и длину шага витка напольного контура, но и другие условия, которые влияют на температуру воздуха в помещении, и на эффективность системы отопления.

Принимается во внимание теплопотери помещения. Для комнат, которые находятся на подвальном уровне или на 1 этаже, потребуется больше мощности от системы отопления. Теплопотери высокие. Они связаны с наличием входной двери, близостью фундамента.

Для помещений, находящихся, на 2-3 этажах, необходим менее мощный обогрев. Теплопотери незначительные. Внизу и вверху площадь отапливается, уличная дверь отсутствует.

Калькулятор расчёта водяного тёплого пола предусматривает характеристику обогреваемой площади: процент влажности, частоту использования дома; постоянное проживание или пребывание людей только в определённые дни; для кого предназначено помещение, для взрослых или для детей. В детских комнатах выдерживается средняя температура 20 0С, в гостиной – 22-24 0С, в спальне 18 0С, в ванной комнате 33 0С.

В программу вводят показатель площади обогреваемой поверхности, желаемый тепловой режим, тип теплоносителя, вода, антифриз.

Важны характеристики трубы для тёплого пола: медь, нержавеющая сталь, сшитый или термостойкий полиэтилен, диаметр контура. Учитывается длина труб, которые соединяют нагревательное оборудование с коллектором.

Один из блоков калькулятора посвящается характеристике «тёплого пола»: наличие утеплителей, гидроизоляционных материалов, толщина черновой и чистовой стяжки, клеевого раствора, наливного пола. Принимается во внимание материал для напольного финишного покрытия.

Плитка обладает высокой теплопроводностью. Она быстро отдаёт тепло. Паркет и ламинат имеют низкую теплопроводность. Данные покрытия не рекомендуют сильно нагревать.

Программа анализирует исходные показатели, делает определённые расчёты «тёплого пола»:

  • количество тепла, которое выделяется в помещении – общий тепловой поток; если он меньше, чем тепловые потери, то потребуются дополнительные нагревательные приборы;
  • кол-во тепла с 1 м2 тёплого водяного пола;
  • кол-во тепла с 1м2, направленного вниз, к фундаменту; если показатель превышает норму, то при проекте системы отопления предусматривают дополнительный слой теплоизоляции для чернового покрытия; это позволит уменьшить расход энергии для обогрева фундамента, направит тепловой поток вверх к полу;
  • какое суммарное количество тепла вырабатывается с 1 м2 и 1 пог. м напольного покрытия; определяется минимальная, максимальная и средняя температура пола;
  • средняя температура теплоносителя; скорость его движения; расход жидкости;
  • расчет трубы; длина, тепловая нагрузка;
  • линейные потери; снижение напора теплоносителя по всей длине магистрали; максимальное давление 20 000 Па; давление уменьшают, выбирая трубу большего диаметра.

В проекте для «тёплого пола» указываются материалы, которые используются для формирования уровней пола над жидкостной магистралью и под трубопроводом.

Учитывают характеристику гидроизоляции и утеплителя, толщину слоя, наличие отражающего экрана. Если выполняется бетонная стяжка, то предусматривается тип бетона: лёгкий с пластификаторами, утяжелённый с армированной сеткой.

Как работает калькулятор?

В первую очередь проводится подсчёт теплопотерь. Для этого вводят название региона и населённого пункта. Указывается площадь комнаты, высота стен, наличие внутренних перегородок, высота потолков, количество окон и их размер.

Обозначается, с какой стороны находятся внешние стены комнаты: север, юг, восток, запад. Заполняется информация об утеплении стен, расположение комнаты: подвальный уровень, этаж.

Исходные данные: дом находится в г. Волгограде.

  • Комната, в которой предусматривается водяное отопление, располагается с северной стороны, на 2 этаже.
  • Стены утеплены плохо.
  • Общая площадь помещения 20 м2.
  • В комнате находится одна перегородка.
  • Остекление – двухкамерное; общая площадь окон 3 м2.

Расчётные данные:

  • общие теплопотери составят 2323 Вт; удельные теплопотери – 116 кВт/м2;
  • средняя температура воздуха холодных суток -27 0С; в неделю -25 0С;
  • продолжительность сезона – 176 дней.

Данные используются при калькуляции для водяного тёплого пола. Дополнительно указывается желаемая температура в помещении, температура теплоносителя при выходе из котла и в обратном контуре, длина подводящей магистрали.

Исходные данные:

  • общие потери 2323 Вт;
  • температура воздуха – 20 0С;
  • t0 теплоносителя при выходе 30 0С, на «обратке» – 23 0С;
  • длина труб от котла до коллектора – 10 м;
  • трубы из сшитого полиэтилена 16 мм, толщина стенки 2,2 мм;
  • облицовка – кафель;
  • толщина бетонной стяжки чистового основания 5 см; чернового покрытия 8 см;
  • в качестве утеплителя использованы полистирольные плиты толщиной 3 см.

Расчётные данные калькулятора тёплого пола:

  • рекомендуемая площадь обогрева – 16 м2;
  • длина трубы – 170 м; магистраль разделяют на 3 контура по 63,33 м;
  • шаг укладки – 10 см;
  • общий тепловой поток – 684,34 Вт; программа рекомендует установить дополнительный источник обогрева мощностью – 1638,66 Вт;
  • t0ср. теплоносителя 26,5 0С;
  • t0ср. пола – 23,29 0С; температура является комфортной;
  • линейные потери давления петли – 1324,3 Па; программа указывает, что показатель в норме;
  • скорость движения теплоносителя – 0,089 м/с;
  • общий объём теплоносителя в системе 17,96 л.

В конце расчёта даются рекомендации. В данном случае рекомендуют увеличить скорость теплоносителя за счёт уменьшения диаметра трубы. Калькулятор не только рассчитывает систему отопления, но и выполняет чертёж на основании полученных данных, выводит все уровни «тёплого пола» в разрезе с указанием соответствующих размеров.

При изменении каких-либо данных, программа корректирует расчёт. Если для облицовки пола используется не кафель, а ламинат, то объём теплового потока уменьшается. Средняя температура пола снижается на градус. Рекомендуется дополнительный обогрев большей мощности.

Самостоятельно рассчитать напольную систему отопления сложно. При использовании online-калькулятора получают не только необходимые показатели для монтажа жидкостной магистрали, но и определённые рекомендации по настройке всех элементов контура.

Отпадает необходимость выполнять чертёж на бумаге вручную. Его можно распечатать на принтере.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Загрузка...

Как экономить? - Установка и обслуживание счётчиков тепла и воды в Харькове

Важно понимать, что теплосчетчик не экономит тепловую энергию, он позволяет только ее правильно посчитать, а вопросами экономии занимается сам потребитель тепла. В тепловом счетчике не предусмотрено никаких функций контроля расхода и потребления, только учет и накопление информации. В теплосчетчиках отсутствует начальная температуры от которой бы он начал учет тепла - он считает всегда, даже когда в батарее поступает теплоноситель с температурой 10оС. Важны лишь наличие расхода теплоносителя и разница его температур на входе и выходе из квартиры (желательно больше 3°С, иначе погрешность учета превысит допустимую).

Регулирование же количества потребляемой тепловой энергии, производится путем увеличения или уменьшения объема теплоносителя, прошедшего через систему отопления непосредственно на контролируемых отопительных приборах.

Тем владельцам квартир, которые имеют радиаторах терморегуляторы гораздо проще выполнять мероприятия по энергосбережению, ведь выставив на регуляторах необходимую температуру в помещении все остальное сделает за них автоматика. Идя на работу или уезжая на длительное время следует просто прикрутить регуляторы на пару делений. Наличие таких устройств позволяет дополнительно сэкономить до 10-15%. Кто не имеет батареях терморегуляторов вынужден корректировать потребление обычными кранами собственноручно, и делать это практически каждый день. Действительно, сегодня вам немного жарко, вы прикрутили краны, завтра на улице похолодало и краны уже необходимо снова открывать. Ничего не поделаешь, или ты сам это регулируешь, или покупаешь и устанавливаешь регуляторы.

С основными принципами все ясно. Теперь выясним возникающие сложности.

Некоторые, установившие теплосчетчики владельцы квартир, и жалуются, что не получают желаемого эффекта экономии. Это происходит в следствии трёх основных причин:

1. Некоторые владельцы оборудуют квартиру системой "тёплый пол", в которую используется  теплоноситель  из системы отопления. Понятно, что в этом случае счетчик посчитает всё то тепло, которое было потреблено.

2. Если квартира находится на первом или на последнем этаже и перекрытия плохо изолированны, или соседи еще не делали ремонт и не включили себе отопление - вы будете отапливать и их тоже, а счетчик будет все это считать.

3. Ннадо понимать, что счетчик учитывает тепло по формуле Q = G * (t1-t2) (это упрощённая формула, используемая для общего для понимания, на самом деле она несколько сложнее), где G - это накопленный объем теплоносителя за определенный промежуток времени, а (t1-t2) - та самая разница температур на которую остыл этот объем за время движения по нашей квартире. Получается, что когда потребитель уменьшает расход, прикручивая батареи, он тем самым уменьшаете и скорость движения теплоносителя, а это увеличивает разницу температур, так как вода успевает больше остыть, пока пройдет весь круг по квартире. Поэтому расход тепла сначала будет уменьшаться, а затем снова будет расти - так как дальнейшее уменьшение расхода приведет к резкому увеличению разницы температур.

Если рисовать графики изменения расхода и перепада температур, то они будут выглядеть примерно так. Как видим золотая середина, которую надо искать самостоятельно путем длительного анализа. В каждой квартире она своя.

В завершение следует сказать, что на сегодняшний день расчет по тепловому счетчику является точным, правильным и цивилизованным методом оплаты за потребленное тепло. Как требует современное законодательство, все здания новой постройки в обязательном порядке должны быть оснащены теплосчетчиками. Теплосчетчик не является панацеей от высоких цен на тепло, но его установка - это первый и самый правильный шаг в направлении экономии и урегулирования отношений потребитель-поставщик.

Как рассчитать и выбрать циркуляционный насос по мощности и напору

Качественная работа автономной отопительной системы, не требующей постоянного присутствия человека рядом, невозможна без циркуляционного насоса. Этот прибор делает работу техники эффективнее, а обогрев лучше.

Российский рынок переполнен множеством моделей и отечественных, и зарубежных компаний. Вы с лёгкостью сможете подобрать оборудование для обогрева дома, которое подойдёт по техническим характеристикам к определённой системе. Однако для верного выбора необходимо учитывать некоторые особенности и произвести расчёт циркуляционного насоса.

Циркуляционный насос с мокрым ротором

Необходимость насоса циркуляции

Многим жильцам верхних этажей высоток знакома ситуация, когда радиаторы отопления греются очень слабо. Причина на это – малое давление. Потому что если в системе отсутствует насосное оборудование, то вода движется по трубам медленно, остывая на определённых этажах. Теперь вы понимаете важность верного расчёта производительности циркуляционного насоса на отопление.

Такая же ситуация знакома и проживающим в загородных домах – в отдалённых уголках системы обогрева батареи более холодные, чем на старте. Лучшим решением этой проблемы станет именно установка насоса циркуляции. Суть в том, что маленьких по площади домах системы с естественной циркуляцией жидкости довольно эффективны. Однако и в подобном случае не будет лишним задуматься о покупке насосной системы, так как при правильной настройке работы этого оборудования, затраты на отопление станут меньше.

Как выглядит конструкция насоса? Это техника, которая состоит из мотора с ротором, погружённым в воду. Суть работы такова: ротор вращается и двигает нагретую до определённой температуры жидкость по отопительной системе с конкретной скоростью, как результат – необходимо давление.

Работа насосов возможна в различных режимах. Если провести монтаж насоса в системе обогрева на максимальную работу, то жильё, которое остынет во время отсутствия хозяев, прогреть можно будет в самые короткие сроки. Потом потребители восстановят настройки и получат при наименьших затратах нужное количество тепла.

Чтобы знать, как выбрать циркуляционный насос для отопления, необходимо знать, что бывают устройства с сухим (частичное погружение в теплоноситель) и мокрым ротором (полное погружение). Приборы с мокрым ротором практически не издают шума – в этом их отличие.

Как подобрать циркуляционный насос для ГВС?

Нужно знать при выборе, что циркуляционный насос должен справляться со следующими задачами:

  1. Формирование в системе ГВС напора, которое в силах справиться с гидросопротивлением, что появляется в некоторых элементах.
  2. Обеспечение требуемой производительности и содействие движению по системе тепла, которого было бы достаточно для отопления жилья.

Исходя из целей, расчёт циркуляционного насоса для системы отопления необходим для того, чтобы установить потребности дома в теплоэнергии и всей системы в гидросопротивлении. Если вы не будете знать подобные параметры, подобрать прибор будет невозможным.

Рассмотрите таблицу, чтобы знать, как подобрать насос циркуляции для отопления.

Таблица тепловой мощности насосов циркуляции

Как рассчитать циркуляционный насос для отопления?

Производительность такого устройства, как правило, отмечают буквой Q. Эта величина – тепла, перемещённое за единицу времени.

Для расчёта используют такую формулу:

Q = 0,86R : TF-TR

Параметры, что используются в этой формуле, указаны в таблице.

Обозначение Параметр Единица измерения
Q Расход теплоносителя м³/час
R Требуемая для отопления помещения тепловая мощность кВт
TF Температура жидкости в трубе линии подачи °С
TR Температура в трубах на выходе из системы °С

В странах Европы показатель R зависит от эксплуатационных условий, его рассчитывают в связи с определёнными нормами.

А именно:

  1. В домах с количеством квартир не больше двух, мощность циркуляционного насоса для отопления берут за 100 Вт/м².
  2. В многоквартирных постройках – 70 Вт/м².

При расчёте насосного оборудования для помещений с плохой тепловой изоляцией, показания вышеприведённых показателей увеличивают. При хорошем утеплении, значения R берут в районе 30-50 Вт/м².

Как рассчитать гидравлическое сопротивление?

Уже шла речь о том, что на подбор циркуляционного насоса для системы отопления непосредственно влияет и такой важный параметр, как гидравлическое сопротивление, которое создаётся отдельными элементами системы обогрева, позволяет произвести расчёт высоты всасывания насоса и, как следствие, даёт возможность выбрать модель техники по мощности и создаваемому напору. Для расчёта всасывания насоса (обозначается буквой Н) используют такую формулу:

H = 1,3 x (R1L1 + R2L2 + Z1……..Zn) / 10000

Параметры, используемые в этой формуле, указаны в таблице.

Обозначение Параметр Единица измерения
R1, R2 Потери давления, создаваемого насосом циркуляции, в подающей магистрали трубопровода и в обратке Па/м
L1, L2 Длина подающей части трубопровода и обратки м
Z1… Zn Гидравлическое сопротивление, которое создают отдельные элементы системы отопления Па

Значения R1и R2, которые применяются этой таблице, стоит выбирать по специальной информационной таблице.

Значения гидросопротивления, что создаётся разными устройствами, применяемыми для оснащения отопительных систем, как правило прописываются в техдокументации на них. Если подобные сведения в паспорте устройства отсутствуют, то можно взять примерные показания гидравлического сопротивления (см. таблицу).

Отопительный прибор Гидравлическое сопротивление, Па
Отопительный котёл 1000–2000
Сантехнический смеситель 2000–4000
Термоклапан 5000–10000
Прибор для определения количества тепла 1000–1500

Есть специальные информационные таблицы, позволяющие узнать гидросопротивление почти для любого элемента оснащения обогревательных систем.

Зная высоту всасывания, для расчёта которой применяется вышеприведённая формула, можно быстро подобрать насос циркуляции по его мощности и узнать необходимый его напор.

Как выбрать насосное оборудование по количеству скоростей?

С выбором напора и мощности циркуляционного насоса для отопления частного дома определились, теперь остановимся на функциях регулировки скорости работы, которые имеются во многих моделях. Обычно это трёхскоростные приборы, которые позволяют управлять объёмом тепла, направляемым на отопление комнат. При быстром похолодании увеличивают скорость работы устройства, а в случае потепления делают её меньше, тогда как температура в помещениях остаётся комфортной для проживания.

Для переключения скорости есть рычаг, что расположен на корпусе насосного оборудования. Популярностью пользуются насосы с автоматической системой регулирования этого показателя исходя от температуры за пределами здания.

Рекомендации специалистов

Так как на рынке имеются насосы, которые укомплектованы сухим либо мокрым ротором, с механическим либо автоматическим способом управления скоростями, мастерами рекомендуется покупать оборудование, ротор которого погружён в жидкость целиком. И свой выбор стоит основывать не только за счёт пониженного шума, но и потому, что он выдержит нагрузку лучше. Циркуляционный насос стоит устанавливать таким образом, чтобы вал ротора быть в горизонтальном положении.

Для изготовления прибора высокого качества используют прочную сталь и керамический вал. Минимальный эксплуатационный период данного насосного оборудования равен 20 годам. Для горячего водяного снабжения не стоит выбирать прибор с корпусом из чугуна, потому что он быстро разрушается при работе в данных условиях. Лучше приобретать оборудование из нержавеющей стали, латуни либо бронзы.

Если во время функционирования в насосной системе слышится шум, это не означает о стопроцентном присутствии неисправности. Зачастую шум может возникать из-за скопившегося воздуха в систему после включения. Потому перед запуском системы обогрева необходимо стравливать воздух с помощью специальных клапанов. Нужно дать системе поработать несколько минут, а затем повторить эту процедуру и настроить насос.

При запуске насоса с механическим способом регулирования, устройство ставят на максимальную скорость, в то время как в регулируемых моделях попросту отключают блокировку.

Вывод: чтобы мощный циркуляционный насос для отопления работал долго и эффективно, необходимо произвести расчёт двух параметров – напора и производительности. Не нужно стремиться постичь сложную инженерную математику. Дома хватит и приблизительного расчёта. Все получившиеся дробные числа округляют в большую сторону.

Как видите, расчёт циркуляционного насоса для отопления и ГВС можно произвести и самостоятельно.

Правила проектирования системы охлаждения

Правила проектирования


Рекомендации по проектированию охлаждения пресс-формы
Представленные здесь правила проектирования содержат некоторые рекомендации по обеспечению надлежащего и эффективного охлаждения пресс-формы. Каналы охлаждения должны быть стандартных размеров, чтобы можно было использовать стандартные станки, стандартную арматуру и быстроразъемные соединения. В зависимости от толщины и объема детали разработчик пресс-формы должен определить следующие конструктивные параметры при проектировании системы охлаждения:

Расположение и размер каналов


Толщина детали
Чтобы поддерживать экономически приемлемое время охлаждения, следует избегать чрезмерной толщины стенок детали.Требуемое время охлаждения быстро увеличивается с увеличением толщины стенки. Этот расчет показан в уравнениях системы охлаждения. Толщина деталей должна быть как можно более равномерной, как показано на Рисунке 16 ниже.


РИСУНОК 16. Можно использовать альтернативную конструкцию для поддержания постоянной толщины детали.


Расположение и размер охлаждающего канала
Лучшее место для охлаждающих каналов - блоки, содержащие полость формы и стержень. Размещение охлаждающих каналов за пределами полости или стержневого блока приведет к меньшему охлаждению пресс-формы.

Обычно поверхность охлаждающих каналов (т. Е. Глубина) должна составлять от одного до двух диаметров канала от полости или сердечника. Основное правило гласит, что глубина должна составлять 1 диаметр для стали, 1,5 диаметра для бериллиевой меди и 2 для алюминия. Шаг (расстояние между центрами охлаждающих каналов) должен быть в три-пять раз больше диаметра канала. Типичный диаметр охлаждающего канала составляет от 10 до 14 мм (от 7/16 до 9/16 дюйма), как показано на Рисунке 17 ниже.


РИСУНОК 17.Типичные размеры для диаметра охлаждающего канала (d), глубины (D) и шага (P).

Расход и теплопередача


Разница температур
Сведите к минимуму разницу температур на противоположных сторонах детали; она не должна превышать 10 ° C для деталей, требующих жестких допусков.
Теплоотдача потока теплоносителя
Эффект теплопередачи увеличивается, когда поток охлаждающей жидкости меняется от ламинарного к турбулентному. При ламинарном потоке тепло может передаваться только посредством теплопроводности от слоя к слою.Однако в турбулентном потоке массоперенос в радиальном направлении позволяет передавать тепло как за счет теплопроводности, так и за счет конвекции. В результате резко возрастает эффективность. Схема ниже иллюстрирует эту концепцию.


РИСУНОК 18. Ламинарный поток и турбулентный поток.

Поскольку увеличение теплопередачи будет уменьшаться по мере того, как поток охлаждающей жидкости становится турбулентным, нет необходимости увеличивать расход охлаждающей жидкости, когда число Рейнольдса превышает 10 000.В противном случае небольшое незначительное улучшение теплопередачи будет компенсировано более высоким перепадом давления в охлаждающих каналах, а также более высокими расходами на перекачку.

На рисунке 19 ниже показано, что как только поток становится турбулентным, более высокая скорость потока хладагента приводит к уменьшению отдачи от улучшения скорости теплового потока или времени охлаждения, в то время как падение давления и расходы на перекачку резко возрастают.


РИСУНОК 19. Зависимость расхода тепла от расхода теплоносителя. (Нажмите «Воспроизвести»)

ПРИМЕЧАНИЕ: Важно убедиться, что охлаждающая жидкость достигает турбулентного потока повсюду в системе охлаждения. Анализ потока охлаждающей жидкости C-MOLD может помочь вам выявить и исправить такие проблемы, как застой в каналах охлаждения, байпасные каналы охлаждения и высокие перепады давления в некоторых охлаждающих контурах.


Заглушки ограничительного потока
Хладагент выберет путь наименьшего сопротивления потоку. В некоторых охлаждающих каналах следует использовать ограничительную заглушку, чтобы перенаправить поток охлаждающей жидкости в другие охлаждающие каналы, которые имеют высокую тепловую нагрузку.
Воздушные зазоры
Слой воздуха может эффективно ухудшить передачу тепла. Поэтому необходимо принять меры для устранения любых воздушных зазоров между вставкой пресс-формы и формовочными пластинами, а также любых воздушных карманов в каналах охлаждения.

Характеристика чистого расхода охлаждающей жидкости к медным кипящим поверхностям с использованием двухфазного изображения частиц Velocimetry и диэлектрической жидкости

  • 1.

    Adrian RJ (2005) Двадцать лет велосиметрии изображений частиц. Exp Fluids 39 (2): 159–169

    Артикул Google ученый

  • 2.

    Кэмпбелл Л.А. и Тума П. (2012) Численное прогнозирование теплового сопротивления перехода к жидкости двухфазного процессора IBM Dual Core POWER6 с иммерсионным охлаждением. Симпозиум по полупроводниковым тепловым измерениям и управлению (SEMI-THERM), 18-22 марта, Сан-Хосе, Калифорния, стр. 36-44

  • 3.

    Кэри В.П. (2008) «Кипение в бассейне», явление изменения фазы жидкого пара, 2-е Эд. Тейлор и Фрэнсис, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 2008: 253–290

    Google ученый

  • 4.

    Демирей Ф, Ким Дж. (2004) Измерения теплопередачи в микромасштабе при кипячении FC-72 в бассейне: эффект переохлаждения. Int J Heat Mass Transf 47: 3257–3268

    Статья Google ученый

  • 5.

    Эйланд, Р., Фернандес, Дж. Э., Вальехо, М., Сиддарт, А., Агонафер, Д., и Мулай, В. (2017) Тепловые характеристики и эффективность серверов, погруженных в минеральное масло, сильно различаются окружающие условия эксплуатации. Журнал электронных упаковок, 139 (4), 041005-041005-9

  • 6.

    Gerardi C, Buongiorno J, Hu L-W, McKrell T (2010) Исследование роста пузырьков при кипении водного бассейна с помощью синхронизированной инфракрасной термометрии и высокоскоростного видео. Int J Heat Mass Transf 53: 4185–4192

    Статья Google ученый

  • 7.

    Gess J, Bhavnani SH, Johnson RW (2015) Экспериментальное исследование прототипа с жидкостным иммерсионным охлаждением для высокопроизводительных электронных систем. Транзакции IEEE CPMT 5 (10): 1451–1464

    Google ученый

  • 8.

    Gess J, Bhavnani S, and Johnson RW (2016) Изображение одно- и двухфазных частиц Скоростная характеристика потока жидкости в электронном модуле с жидкостным иммерсионным охлаждением. Journal of Electronic Packaging, 138 (4), стр. 041007-041007-11

  • 9.

    Gunther FC, Kreith F (1956) Фотографическое исследование образования пузырьков при передаче тепла в переохлажденную воду Отчет о проделанной работе. 4-120, Лаборатория реактивного движения, Кал. Tech, 1956

  • 10.

    Han C, Griffith P (1962) Механизм теплопередачи при пузырьковом кипении.Технический отчет № 7673-19, Департамент машиностроения, Массачусетский технологический институт

  • 11.

    Harrison M, Moita AS, Gess J (2018) Новый параметр термической эффективности теплопередачи при кипении для микромасштабных оребренных радиаторов с использованием двухфазного изображения частиц Velocimetry . 19 международный симпозиум по лазерам и методам визуализации в механике жидкости, Лиссабон, Португалия

  • 12.

    Hsu YY (1962) О диапазоне размеров активных полостей зародышеобразования на поверхности нагрева.J Heat Transf 84: 207–213

    Статья Google ученый

  • 13.

    Международная дорожная карта технологий для полупроводников (2015) Международная дорожная карта технологий для полупроводников 2.0 Краткое изложение

  • 14.

    Ким Дж. (2009) Обзор механизмов теплопередачи пузырькового кипения в пуле. Int J Multiphase Flow 35 (12): 1067–1076

    Артикул Google ученый

  • 15.

    Kumar P, Sundaralingham V, and Joshi Y (2011) Влияние изменения нагрузки сервера на распределение потока воздуха в стойке в центре обработки данных с фальшполом. Симпозиум по тепловым измерениям и управлению полупроводниками (SEMI-THERM), 20-24 марта, Сан-Хосе, Калифорния, стр. 90-96

  • 16.

    Курул Н., Подовский М. (1990) Многомерные эффекты при недогретом кипении с принудительной конвекцией. Труды 9-й международной конференции по теплопередаче, стр. 21-25

  • 17.

    Ласанс К.Дж., Саймонс Р.Э. (2005) Достижения в области высокоэффективного охлаждения электроники.Electronics Cooling, 11 (4)

  • 18.

    Моффат Р.Дж. (1988) Описание неопределенностей экспериментальных результатов. Экспериментальная терминология и гидродинамика 1 (1): 3–17

    Статья Google ученый

  • 19.

    Моита А.С., Теодори Э. и Морейра АЛН (2012) Улучшение теплопередачи при кипении путем микроструктурирования поверхности. Физический журнал: серия конференций, 395 (1), 012175-012175-11

    Google ученый

  • 20.

    Parker JL, El-Genk MS (2005) Повышенное насыщение и недогретое кипение диэлектрической жидкости FC-72. Int J Heat Mass Transf 48 (18): 3736–3752

    Статья Google ученый

  • 21.

    Raciti A, Cristaldi D, Greco G, Vinci G (2015) Электротермическое моделирование PSpice и моделирование силовых модулей. IEEE Trans Ind Electron 62 (10): 6260–6271

    Статья Google ученый

  • 22.

    Рахман М.М., и Маккарти М. (2015) Биотемплированные наноструктуры для увеличения CHF и HTC во время кипячения в бассейне. 9-я международная конференция по теплопередаче при кипении и конденсации, 26-30 апреля, Боулдер, CO

  • 23.

    Рамакришнан Б. (2014) Жизнеспособность управления температурным режимом серверного модуля с использованием улучшенных радиаторов и диэлектрических жидкостей с низким потенциалом глобального потепления. РС. Диссертация, Машиностроение, Обернский университет, Оберн, AL

  • 24.

    Сате MJ, Thaker IJ, Strand TE, Joshi JB (2010) Расширенная система PIV / LIF и теневой графики для визуализации структуры потока в двухфазных пузырьковых потоках.Химическая инженерия 65 (8): 2431–2442

    Статья Google ученый

  • 25.

    Simons RE (1996) Прямое жидкостное иммерсионное охлаждение для высокой удельной мощности. Microelectronics Electronics Cooling, 2 (2)

  • 26.

    Song Z, Murray BT, Sammakia B (2013) Оптимизация распределения воздушного потока и температуры в центрах обработки данных с использованием искусственных нейронных сетей. Int J Heat Mass Transf 64: 80–90

    Артикул Google ученый

  • 27.

    Теодори Э., Моита А.С. и Морейра АЛН (2013a) Оценка теплопередачи при кипении в бассейне по микроструктурированным поверхностям путем сочетания высокоскоростной визуализации и измерений PIV. 10-й международный симпозиум по Velocimetry изображений частиц - PIV13, Делфт, Нидерланды

  • 28.

    Teodori E, Moita AS, Moreira ALN (2013b) Оценка теплопередачи при кипении в бассейне по микроструктурированным поверхностям путем сочетания высокоскоростной визуализации и PIV измерения. PIV 2013, Делфт, Нидерланды

  • 29.

    Westerweel J (1997) Основы велосиметрии цифровых изображений частиц. Meas Sci Technol 8 (12): 1379–1392

    Статья Google ученый

  • Граничная оценка температуры «горячего» канала и предварительный расчет смешения в нижней камере для проекта точки NGNP с использованием CFD (технический отчет)

    Джонсон, Ричард В. и Шульц Р. Р. Граничная оценка температуры «горячего» канала и предварительный расчет смешения в нижней камере для проекта точки NGNP с использованием CFD .США: Н. п., 2004. Интернет. DOI: 10,2172 / 4.

    Джонсон, Ричард В. и Шульц Р. Граничная оценка температуры «горячего» канала и предварительный расчет смешения в нижней камере для проекта точки NGNP с использованием CFD . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4

    Джонсон, Ричард В. и Шульц, Р. Р.Мы бы . «Граничная оценка температуры« горячего »канала и предварительный расчет смешения в нижней камере для проектирования точки NGNP с использованием CFD». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4. https://www.osti.gov/servlets/purl/4.

    @article {osti_4,
    title = {Граничная оценка температуры «горячего» канала и предварительный расчет смешения в нижней камере для проекта точки NGNP с использованием CFD},
    author = {Джонсон, Ричард В. и Шульц, Р. Р.},
    abstractNote = {Плотность мощности в активной зоне блочной атомной электростанции следующего поколения (NGNP) не будет однородной из-за геометрии, компоновки активной зоны и конструкции топливных стержней.Недавние расчеты, выполненные для оптимизации конструкции активной зоны, показывают, что максимальное радиальное отклонение будет в 1,25 раза больше среднего. Это значительное радиальное изменение локальной плотности мощности вызовет изменение температуры гелиевого хладагента по мере того, как он охлаждает активную зону. Канал охлаждающей жидкости с самой высокой выходной температурой называется «горячим» каналом. Проблема состоит в том, что высокотемпературные каналы, которые выходят в нижнюю камеру в виде струй, называемые «горячими полосами», будут отрицательно влиять на материалы в нижней камере, выходном канале и турбине, а также повлияют на производительность турбины.Целью настоящего исследования является определение или ограничение максимальной температуры на выходе «горячего» канала. Максимальная температура горячего канала зависит от общего расхода теплоносителя, который пока не зафиксирован. Необходимо разработать эксперименты, чтобы охватить сложную физику потока в нижнем пленуме, чтобы можно было оценить и подтвердить численное моделирование. Хотя предварительные модели CFD еще не проверены, они могут быть полезны при планировании экспериментов, особенно при оценке областей с высокой и низкой интенсивностью турбулентности.Перемешивание охлаждающей жидкости связано с интенсивностью турбулентности, а также с общим характером среднего потока. Целью данной задачи является обеспечение предварительных расчетов расхода теплоносителя в нижней камере повышенного давления для изучения характера потока и интенсивности турбулентности.},
    doi = {10.2172 / 4},
    url = {https://www.osti.gov/biblio/4}, journal = {},
    number =,
    объем =,
    place = {United States},
    год = {2004},
    месяц = ​​{12}
    }

    Калькулятор расхода

    - Определение объемного и массового расхода

    Как рассчитать расход? Формулы расхода

    TL; версия DR

    • Формула объемного расхода : Объемный расход = A * v

      , где A - площадь поперечного сечения, v - скорость потока

    • Формула массового расхода : Массовый расход = ρ * Объемный расход = ρ * A * v

      где ρ - плотность жидкости

    Более подробное объяснение:

    Формулу объемного расхода можно записать в альтернативной (читай: более полезной) форме.Вы можете сначала рассчитать объем порции жидкости в канале как:

    Объем = А * л

    Где A - это площадь поперечного сечения жидкости, а l - ширина данной части жидкости. Если наша труба круглая, это просто формула для объема цилиндра. Подставляя приведенную выше формулу в уравнение из определения расхода, получаем:

    Объемный расход = В / т = А * л / т

    Поскольку л / т - это объемная длина, разделенная на время, вы можете видеть, что это просто скорость потока.Итак, формула объемного расхода сводится к:

    Объемный расход = A * v

    Большинство труб имеют цилиндрическую форму, поэтому формула для объемного расхода будет иметь следующий вид:

    Объемный расход для цилиндрической трубы = π * (d / 2) ² * v , где d - диаметр трубы

    Уравнение можно переформулировать, чтобы найти формулу для скорости в трубе.

    Чтобы найти формулу массового расхода , нам нужно сначала вспомнить определение плотности:

    ρ = м / В и м = ρ * V

    Поскольку массовый расход - это масса вещества, проходящего за единицу времени, мы можем записать формулу как:

    Массовый расход = м / т = ρ * V / t = ρ * Объемный расход = ρ * A * v

    Массовый расход = ρ * A * v

    Thermal Wizard Liquid Cooling Calculator

    Справка по системам жидкостного охлаждения

    Если вы знаете свой ΔT, введите это значение в поле слева от кнопки «ПОИСК» для получения более оптимальных результатов и нажмите «ПОИСК».

    Просмотр таблиц продуктов и решений
    СОРТИРОВКА - при просмотре таблиц продуктов вы можете отсортировать каждый столбец данных, увеличивая или уменьшая значения, щелкнув стрелку рядом с заголовком каждого столбца

    • Qc Op - отображает охлаждающую способность термоэлектрического модуля при требуемой разнице температур. Показанная мощность охлаждения соответствует рабочей точке, определяемой напряжением питания. Щелкнув номер детали, можно графически просмотреть характеристики охлаждения (Qc) во всем рабочем диапазоне от минимального до максимального напряжения или тока (от Imin до Imax или от Vmin до Vmax).
    • Блок питания - мощность, потребляемая термоэлектрическими модулями, а также любыми вентиляторами в моделях с воздушным охлаждением
    • Напряжение питания - отображает номинальное напряжение питания, предназначенное для достижения номинальной охлаждающей способности узла.Вентилятор и термоэлектрические модули в сборке могут работать при более высоких или более низких напряжениях в зависимости от требуемой охлаждающей нагрузки и требуемой эффективности.
    • Qc Max - максимальная охлаждающая способность термоэлектрической сборки. Это значение измеряется при нулевой разнице температур с напряжением питания, установленным на номинальное значение. Фактическая производительность термоэлектрической сборки обычно ниже QcMax из-за необходимости работать при некоторой разнице температур
    • ΔT Max - отображает максимальную разницу температур, наблюдаемую на термоэлектрической сборке.Это значение измеряется при нулевом тепловом потоке (Qc) с номинальным напряжением питания. Термоэлектрический узел обычно работает при ΔTs менее ΔT Max, чтобы отводить тепло от холодной к теплой стороне термоэлектрического узла
    • .

    НОМЕР ДЕТАЛИ - отображает активную таблицу данных. Вы можете точно настроить требования вашего приложения, отрегулировав значения для напряжения, тока, контрольной температуры, температуры окружающей среды и т. Д. ΔT, тепловое сопротивление горячей стороны или тепловое сопротивление холодной стороны, а затем нажмите кнопку ОБНОВИТЬ.Чтобы просмотреть другой продукт, нажмите кнопку «Назад» в браузере или кнопку «НАЗАД».

    КУПИТЬ СЕЙЧАС »- отображает доступные запасы и цены для этого номера детали у авторизованных дистрибьюторов через поисковую систему Octopart.

    ЗАПРОС ЦЕНЫ - открывает форму запрашивая у вас контактную и дополнительную информацию о приложении. Номер интересующей вас детали и спецификация Qc будут предварительно заполнены в вашей форме. Специалист Laird по термическому оборудованию ответит вам

    Обратитесь к специалисту по термическому оборудованию Laird сейчас

    Основы теплообмена градирни

    Брэд Бюккер

    Продолжающееся планирование, строительство и эксплуатация электростанций с комбинированным циклом (и других энергетических и промышленных объектов) знакомит многих новых сотрудников с многочисленными проблемами, связанными с водой, в том числе с охлаждением.Важнейшей операцией блока на многих из этих объектов является передача энергии в одной или нескольких градирнях.

    В этой статье рассматриваются важные основы теплопередачи градирни и современные методы поддержания надлежащего химического контроля в системах охлаждения.

    Важнейшим элементом работы многих электростанций с комбинированным циклом является передача энергии в одной или нескольких градирнях. Существуют важные основы теплопередачи градирни и современные методы поддержания надлежащего химического контроля в системах охлаждения.

    Теплопередача градирни

    Базовый процесс градирни представлен на Рисунке 1.

    По словам превосходного справочного руководства по охлаждению, «Испарение в полной мере используется в градирнях, которые сконструированы таким образом, чтобы подвергать максимальную переходную поверхность воды максимальному потоку воздуха - в течение самого длительного периода времени». Это заявление подчеркивает фундаментальный аспект градирен, который новички в отрасли могут не полностью осознавать; большая часть теплопередачи в градирне (обычно от 65 до 85 процентов в зависимости от атмосферных условий) происходит из-за испарения небольшого количества циркулирующей воды.Этот аспект будет описан в следующем примере.

    Краткое описание процесса градирни

    Очень важным понятием для понимания теплопередачи градирни является понятие температуры по влажному термометру. Рассмотрим теплый летний день с температурой в тени 90 ° F и относительной влажностью 40%. Стандартный термометр, естественно, будет показывать 90o, что является температурой «по сухому термометру». Теперь прикрепите другой термометр рядом с термометром с сухим термометром, но оберните его смоченной тканью вокруг груши второго термометра и наденьте оба на вертлюг так, чтобы термометры могли очень быстро вращаться в воздухе.Это простое и распространенное устройство известно как пращовый психрометр. Через некоторое время термометр с сухим термометром по-прежнему будет показывать 90 ° F, но другой термометр покажет 71,2 ° F. Это последнее показание представляет собой температуру по влажному термометру и является самой низкой температурой, которая может быть достигнута с помощью испарительного охлаждения.

    Независимо от того, насколько эффективна градирня, она никогда не сможет охладить рециркулирующую воду до температуры по влажному термометру, а в какой-то момент затраты и требования к месту ограничивают размер градирни. Разделение температуры между значениями температуры охлажденной воды и влажного термометра известно как подход.Приведенные ниже данные показывают относительный размер градирни для диапазона приближающихся температур.

    В таблице указано, что градирня «стандартного» размера должна приближаться к температуре по влажному термометру в пределах примерно 15 ° F. Кривая становится асимптотической по мере уменьшения температуры приближения. Таким образом, для любой градирни в какой-то момент вступает в действие закон убывающей отдачи. Эти данные предназначены только для общего рассмотрения, так как на температуру подхода могут существенно влиять несколько факторов, включая тип заполнения градирни, который будет более подробно исследован позже.

    Данные, необходимые для расчета теплопередачи за счет охлаждения и испарения воздуха, были собраны в виде графика, известного как психрометрическая диаграмма.

    Все версии психрометрических диаграмм «очень загружены» и временами трудны для понимания, но психрометрическая диаграмма предоставляет данные для следующих параметров.

    • Температура точки росы
    • Температура по сухому термометру
    • Энтальпия (БТЕ / фунт-метр)
    • Коэффициент влажности (абсолютное значение влажности воздуха в фунтах / фунтах)
    • Относительная влажность
    • Удельный объем (футы 3 / фунт · м)
    • Температура влажного термометра

    Если известны любые два свойства воздуха, можно определить все остальные свойства.В интерактивном режиме доступны программы, которые рассчитывают психрометрические параметры с помощью нескольких простых действий пользователя.

    На этом этапе мы заполним рисунок 1 некоторыми реальными данными и рассчитаем массовый расход воздуха, необходимый для охлаждения 150 000 галлонов в минуту воды на входе в градирню до желаемой температуры, а также рассчитаем потери воды за счет испарения.

    Первый шаг - определить энергетический баланс вокруг башни.

    (m a1 * h a1 ) + (m w3 * h w3 ) = (m a2 * h a2 ) + (m w4 * h w4 ), где Уравнение1

    ma = массовый расход сухого воздуха ha = энтальпия потоков сухого воздуха hw = энтальпия водяных потоков

    Используя алгебру, тот факт, что ma1 = ma2, и что баланс массы в потоке воды равен m4 = m3 - (w2 -w1) * ma, где w = коэффициент влажности; уравнение баланса энергии можно переписать в следующем виде.

    м a = (m 3 * (h 4 - h 3 )) / ((h 1 - h 2 ) + (w 2 - w 1 ) * h5 Ур.2

    Из психрометрической таблицы и таблиц пара находим

    следующее. h2 = 24,6 БТЕ / фунт

    ч 2 = 52,5 БТЕ / фунт

    ч 3 = 72,0 британских тепловых единицы / фунт-метр h5 = 45,1 британских тепловых единиц / фунт-метр

    w 1 = 0,0075 фунта влаги на фунт сухого воздуха

    w 2 = 0,0286 фунта влаги на фунт сухого воздуха

    Таким образом, при расходе охлаждающей воды на входе 150 000 галлонов в минуту (1 251 000 фунтов / мин) расчетный расход воздуха составляет 1 248 000 фунтов / мин, что случайно в данном случае очень близко к расходу охлаждающей воды.(Очевидно, что требования к воздушному потоку могут значительно измениться в зависимости от температуры воздуха, температуры и скорости потока воды на входе, а также других факторов, и именно поэтому градирни обычно имеют несколько ячеек, часто включая вентиляторы с регулируемой скоростью вращения.)

    Примерные условия градирни

    Объемный расход воздуха можно найти с помощью психрометрической диаграммы, где входящий воздух при 68 ° F и относительной влажности 50% имеет табличный удельный объем 13.46 фут3 / фунт. Включение этого значения в массовый расход дает объемный расход почти 17 000 000 фут3 / мин.

    Количество воды, потерянной на испарение, можно просто рассчитать, используя только баланс массы воды. Мы это уже видели,

    м 4 = м 3 - (w 2 - w 1 ) * ma Ур. 3

    Используя приведенные выше данные, m 4 = 146 841 галлон в минуту. Таким образом, потери воды на испарение составляют, м 3 - м 4 = 3,159 галлонов в минуту

    Обратите внимание, что только 2% испарения достаточно, чтобы обеспечить такое охлаждение.

    Это связано с тем, что скрытая теплота испарения при обычных атмосферных условиях близка к 1000 БТЕ / фунт-метр. Таким образом, когда вода испаряется, она уносит много тепла.

    Пример пленочного заполнения градирни

    Доступен более простой метод для более быстрого расчета типичного испарения из градирни. Стандартная формула:

    E = (f * R * DT) / 1000, где

    Ур.4 E = испарение

    галлонов в минуту

    R = скорость рециркуляции в галлонах в минуту

    DT = разница температур (диапазон) между теплой и охлажденной циркуляционной водой (° F)

    f = поправочный коэффициент, который помогает учесть явную теплопередачу, где

    f (среднее значение) часто считается равным 0,65–0,85, но летом будет расти, а зимой снижаться.

    Коэффициент 1000 - это, конечно, приблизительная скрытая теплота парообразования (БТЕ / фунт) воды. Чтобы проверить общую точность этого расчета, подробно рассмотрим предыдущую задачу, которую мы решили.Испарение составило 3 159 галлонов в минуту при скорости рециркуляции 150 000 галлонов в минуту и ​​диапазоне 27 ° F. Это дает поправочный коэффициент 0,78, что полностью соответствует тому, где ƒ должно быть для показанных условий.

    Этот пример был взят на уровне моря. На возвышенностях условия могут существенно отличаться.

    Институт технологий охлаждения (www.cti.org) предлагает более сложные программы (и много другой чрезвычайно полезной информации) для выполнения расчетов градирни.

    Соотношение жидкости и газа

    Очень важным фактором в отношении градирен или других процессов этого типа, включая мокрые скрубберы дымовых газов, является отношение жидкости к газу (L / G). Этот параметр также можно оценить по уравнению 1, где энтальпия водяных потоков - это просто теплоемкость воды, умноженная на температуру. Обозначение ma = G и mw = L из уравнения 1 преобразует его в: C p * L 3 * t 3 + G * h a1 = C p * L 4 * t 4 + G * h a2 Ур.5

    Мы знаем, что L 4 = L 3 * G (w 2 - w 1 ), и, используя некоторую упрощенную алгебру, исключение пренебрежимо малого члена потока, и что tw 2 - tw 1 - это «диапазон» между температурой охлаждающей воды на входе и выходе, уравнение 5 сокращается до:

    h a2 = h a1 + L / G * Диапазон

    Таким образом, видно, что на теплопередачу значительное влияние оказывает соотношение жидкость / газ.Таким образом, чем больше можно улучшить взаимодействие жидкости и газа, тем лучше будут теплопередающие свойства.

    Это объясняет интенсивные прошлые и продолжающиеся исследования в области дизайна наполнения градирни. Большинство вышек теперь оснащены различными пленочными наполнителями.

    Как следует из названия «пленочный наполнитель», материал заставляет поступающую возвратную воду образовывать пленку, которая значительно увеличивает площадь его поверхности. Для правильной работы пленочного наполнителя критически важно правильно спроектировать и обслуживать систему распределения воды над наполнителем.

    Также важной и предметом, который будет рассмотрен в следующей статье, является химическая обработка охлаждающей воды для предотвращения засорения заполнителя, особенно микробиологическими колониями и илом. Загрязнение не только препятствует передаче тепла,

    Автор

    Брэд Бюкер ​​- старший специалист по технологическим процессам в группе водных технологий Kiewit Engineering Group Inc.

    Приборы для измерения расхода теплоносителя и методы измерения расхода теплоносителя

    Настоящее изобретение в целом относится к устройствам и способам измерения потока охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства и, более конкретно, к стендовому испытательному устройству для измерения потока охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства и способам выполнения измерения расхода охлаждающей жидкости.

    Во время проектирования или определения характеристик системы HVAC транспортного средства может быть необходимо или желательно измерить поток охлаждающей жидкости или охлаждающей жидкости через конкретный компонент системы HVAC. Например, может потребоваться измерить поток охлаждающей жидкости через радиатор, двигатель и / или сердечник (сердечники) обогревателя транспортного средства. Чтобы получить точное измерение расхода охлаждающей жидкости, давление на входе в систему HVAC (например, в точке, где выход расходомера присоединяется к системе HVAC) и давление на выходе из системы HVAC (e .g., в точке, где вход расходомера присоединяется к системе HVAC) должен быть сбалансирован таким образом, чтобы давление на входе и давление на выходе были одинаковыми. На входное давление и выходное давление системы HVAC могут влиять различные факторы, включая воздух, захваченный в системе HVAC, и мусор и / или продукты коррозии, протекающие через систему HVAC. Воздух, попавший в систему HVAC, особенно проблематичен при уравновешивании входного и выходного давления системы HVAC.

    Современные устройства для измерения расхода охлаждающей жидкости не обеспечивают механизма, с помощью которого можно легко и надежно удалить воздух из системы HVAC и / или устройства измерения расхода охлаждающей жидкости.Кроме того, существующие системы и устройства, используемые в настоящее время для измерения расхода охлаждающей жидкости, не обеспечивают балансировки давления между входом и выходом системы HVAC. Соответственно, измерения расхода теплоносителя, полученные с помощью таких систем и устройств, могут не обеспечивать точных, повторяемых измерений на постоянной основе.

    Соответственно, существует потребность в альтернативных устройствах и способах измерения расхода охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства.

    Согласно одному варианту осуществления, показанному и описанному в данном документе, устройство измерения расхода охлаждающей жидкости для измерения расхода охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства включает в себя контур потока охлаждающей жидкости, систему охлаждения, систему продувки, жидкостной насос с регулируемой скоростью, а также манометр дифференциального давления и первичный расходомер.Контур потока охлаждающей жидкости включает в себя выпускное отверстие устройства, работающее для присоединения к впускному отверстию для потока охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, и впускное отверстие устройства, работающее для присоединения к выпускному отверстию сердечника переднего обогревателя транспортного средства, так что охлаждающая жидкость может циркулировать из контура потока охлаждающей жидкости в двигатель. Впуск потока охлаждающей жидкости через систему HVAC автомобиля и обратно в контур потока охлаждающей жидкости. Система охлаждения может быть соединена по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости рядом с входным отверстием устройства, так что охлаждающая жидкость, текущая во входное отверстие устройства, проходит через систему охлаждения, при этом система охлаждения может работать для регулирования температуры охлаждающей жидкости, протекающей через контур потока охлаждающей жидкости. .Система продувки может быть соединена по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости, так что охлаждающая жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости, может отводиться в систему продувки и обратно в контур потока охлаждающей жидкости, при этом система продувки может работать для продувки воздуха из потока охлаждающей жидкости. схема. Гидравлический насос с регулируемой скоростью может быть соединен по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости, так что охлаждающая жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости, проходит через гидравлический насос с переменной скоростью, при этом гидравлический насос с переменной скоростью может работать для уравновешивания давления охлаждающей жидкости между устройством. вход и выход устройства.Первичный расходомер может быть соединен по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости, так что охлаждающая жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости, проходит через первичный расходомер, при этом первичный расходомер может использоваться для измерения скорости потока охлаждающей жидкости, протекающей через контур потока охлаждающей жидкости. . Датчик дифференциального давления может быть соединен по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости рядом с входом устройства и выходом устройства, при этом датчик дифференциального давления может быть использован для измерения разности давлений между входом устройства и выходом устройства.

    В другом варианте осуществления, показанном и описанном в данном документе, устройство измерения расхода охлаждающей жидкости для измерения расхода охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства включает в себя контур потока охлаждающей жидкости, систему продувки, радиатор, охлаждающий вентилятор, регулятор температуры, термопару. , жидкостной насос с регулируемой скоростью, электромагнитный расходомер и датчик перепада давления. Контур потока охлаждающей жидкости может включать в себя выход устройства, вход устройства и вход сердечника заднего нагревателя. Выпускное отверстие устройства может быть выполнено с возможностью присоединения к впускному отверстию для охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства.Вход устройства может быть выполнен с возможностью присоединения к выходному отверстию сердечника переднего обогревателя транспортного средства. Входное отверстие сердечника заднего нагревателя может быть выполнено с возможностью присоединения к выходному отверстию сердечника заднего нагревателя транспортного средства, так что охлаждающая жидкость может течь из контура потока охлаждающей жидкости во вход потока охлаждающей жидкости двигателя, через систему HVAC транспортного средства и обратно в контур потока охлаждающей жидкости. . Радиатор может быть соединен по текучей среде с контуром потока хладагента, так что хладагент, протекающий через контур потока хладагента, протекает через радиатор.Термопара может быть расположена в углублении для термопары, расположенном в контуре потока хладагента между входом устройства и радиатором, и может использоваться для определения температуры хладагента, протекающего через контур потока хладагента. Охлаждающий вентилятор может быть расположен рядом с радиатором и обеспечивать поток воздуха через радиатор. Контроллер температуры может быть электрически соединен с охлаждающим вентилятором и термопарой и может включать и выключать охлаждающий вентилятор на основе измеренной температуры охлаждающей жидкости.Система продувки может быть соединена по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости с помощью трехходового переключающего клапана и одностороннего обратного клапана, так что жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости, может быть отведена в систему продувки с помощью трехходового переключающего клапана и Охлаждающая жидкость может вытекать из системы продувки и обратно в контур охлаждающей жидкости через односторонний обратный клапан. Гидравлический насос с регулируемой скоростью может быть соединен по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости, так что охлаждающая жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости, проходит через гидравлический насос с переменной скоростью, при этом гидравлический насос с переменной скоростью может работать для уравновешивания давления охлаждающей жидкости между устройством. вход и выход устройства.Электромагнитный расходомер может быть соединен по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости, так что охлаждающая жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости, проходит через электромагнитный расходомер, при этом электромагнитный расходомер может использоваться для измерения скорости потока охлаждающей жидкости, протекающей через контур потока охлаждающей жидкости. . Датчик перепада давления может быть соединен по текучей среде с контуром потока хладагента рядом с входом устройства и выходом устройства, при этом датчик дифференциального давления может быть выполнен с возможностью измерения разности давлений между входом устройства и выходом устройства.

    В еще одном варианте осуществления способ измерения потока охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства с устройством измерения потока охлаждающей жидкости, включая контур потока охлаждающей жидкости, систему охлаждения, систему продувки, жидкостной насос с регулируемой скоростью, перепад давления. измеритель расхода и первичный расходомер, при этом система охлаждения, система продувки, насос для жидкости с регулируемой скоростью, датчик дифференциального давления и первичный расходомер соединены по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости устройства измерения расхода охлаждающей жидкости, может включать в себя подключение устройства выход контура охлаждающей жидкости с входом потока охлаждающей жидкости двигателя системы HVAC транспортного средства и соединение входа устройства контура потока охлаждающей жидкости с входом сердечника переднего нагревателя системы HVAC транспортного средства.Охлаждающая жидкость из контура потока охлаждающей жидкости может подаваться в систему HVAC транспортного средства, так что охлаждающая жидкость протекает через систему HVAC транспортного средства и обратно в контур потока охлаждающей жидкости с помощью жидкостного насоса с регулируемой скоростью. После этого воздух может быть удален из контура потока хладагента с помощью системы продувки устройства измерения потока хладагента до тех пор, пока перепад давления между выходом устройства и входом устройства не станет нулевым, как определено манометром перепада давления устройства измерения потока хладагента.Затем температура хладагента, протекающего через систему потока хладагента, может быть отрегулирована с помощью системы охлаждения устройства измерения потока хладагента для достижения желаемой температуры хладагента. Двигатель транспортного средства может быть увеличен до желаемой частоты вращения. Скорость гидравлического насоса с регулируемой скоростью вращения может регулироваться при желаемой скорости двигателя до тех пор, пока разность давлений между выходом устройства и входом устройства не станет равной нулю, как определено манометром перепада давления устройства измерения расхода охлаждающей жидкости.Затем расход охлаждающей жидкости через контур потока охлаждающей жидкости может быть измерен с помощью расходомера первичного контура при желаемых оборотах двигателя и желаемой температуре охлаждающей жидкости, при этом измеренная скорость потока охлаждающей жидкости через первичный контур потока представляет собой расход охлаждающей жидкости через Система HVAC автомобиля.

    Эти и дополнительные особенности, обеспечиваемые вариантами осуществления настоящего изобретения, будут более понятны с учетом следующего подробного описания вместе с чертежами.

    Варианты осуществления, представленные на чертежах, носят иллюстративный и примерный характер и не предназначены для ограничения изобретений, определенных формулой изобретения. Следующее подробное описание иллюстративных вариантов осуществления можно понять при чтении вместе со следующими чертежами, где подобная структура обозначена одинаковыми ссылочными номерами и на которых:

    Фиг. 1 - схематическая диаграмма устройства измерения расхода охлаждающей жидкости согласно одному или нескольким вариантам осуществления, показанным и описанным в данном документе;

    РИС.2 представляет собой блок-схему для удаления воздуха из устройства измерения расхода охлаждающей жидкости и / или системы HVAC с использованием устройства измерения расхода охлаждающей жидкости, показанного и описанного в данном документе;

    РИС. 3 - блок-схема процесса измерения потока охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства с использованием устройства измерения расхода охлаждающей жидкости согласно одному или нескольким вариантам осуществления, показанным и описанным в данном документе;

    РИС. 4 - график зависимости охлаждающей жидкости от скорости двигателя транспортного средства для различных рабочих условий, измеренных устройством измерения расхода охлаждающей жидкости согласно одному или нескольким вариантам осуществления, показанным и описанным в данном документе; и

    ФИГ.5 схематично изображает транспортное средство, соединенное с испытательным стендом в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, показанными и описанными в данном документе.

    РИС. 1 в целом изображает один вариант осуществления устройства измерения потока охлаждающей жидкости для измерения потока охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства. Устройство измерения расхода охлаждающей жидкости обычно содержит резервуар для охлаждающей жидкости, контур потока охлаждающей жидкости, насос для жидкости с регулируемой скоростью, систему продувки, расходомер, систему охлаждения и датчик дифференциального давления. Устройство измерения расхода охлаждающей жидкости может быть подключено к компоненту (например,g., сердечник нагревателя, радиатор и / или двигатель) транспортного средства для измерения потока охлаждающей жидкости через компонент. Различные варианты осуществления устройства измерения расхода охлаждающей жидкости, компоненты устройства измерения расхода охлаждающей жидкости и способы использования устройства измерения расхода охлаждающей жидкости будут описаны здесь более подробно.

    Обратимся теперь к фиг. 1 схематически изображено устройство 100 измерения расхода охлаждающей жидкости согласно одному варианту осуществления, описанному в данном документе. Устройство измерения расхода охлаждающей жидкости обычно включает систему продувки 101 , контур потока охлаждающей жидкости 156 , насос для жидкости 112 , расходомер 108 , систему охлаждения 115 и датчик перепада давления 130 . .Контур потока охлаждающей жидкости , 156, может содержать трубопроводы, соединенные для образования непрерывного контура, так что, когда устройство измерения потока охлаждающей жидкости 100 подключено к системе HVAC транспортного средства, система HVAC транспортного средства и поток охлаждающей жидкости цепь 156 образуют замкнутую цепь. Различные другие компоненты устройства измерения расхода охлаждающей жидкости , 100, подключены к контуру потока охлаждающей жидкости , 156, , как будет более подробно описано в данном документе.

    Для облегчения подключения к системе HVAC транспортного средства устройство измерения расхода охлаждающей жидкости может содержать выход устройства 160 и вход устройства 162 . Выход устройства , 160, и вход устройства , 162 могут содержать гидравлические соединители, такие как быстроразъемные соединители и т.п., которые соответствуют соединителям в системе HVAC транспортного средства.

    Ссылаясь на фиг. 5 устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 , изображенное на фиг.1, включая контур 156 потока охлаждающей жидкости и различные компоненты и контроллеры, подключенные к контуру потока 156 охлаждающей жидкости, могут быть размещены на стенде 500 для стендовых испытаний или другом узле. Стенд для стендовых испытаний 500 может содержать шкаф 502 с роликами 504 , так что устройство измерения расхода охлаждающей жидкости можно катать или катить на автомобиле 508 и подключать к системе HVAC транспортного средства 508 используя гидравлические пары на выходе устройства 160 и входе устройства 162 .

    Снова обратимся к фиг. 1, устройство измерения расхода охлаждающей жидкости , 100, и различные компоненты, расположенные вдоль контура потока охлаждающей жидкости , 156, , теперь будут описаны более подробно, начиная с входа устройства , 162, и в целом следуя пути потока охлаждающей жидкости через поток охлаждающей жидкости. цепь к розетке прибора 160 .

    Фильтр 120 может быть дополнительно расположен вдоль контура потока охлаждающей жидкости 156 для фильтрации твердых частиц из охлаждающей жидкости.Фильтр , 120, может быть фильтром с очень низким ограничением, так что фильтр , 120, оказывает минимальное влияние на скорость потока хладагента через устройство измерения потока хладагента 100 . Однако следует понимать, что фильтр 120 является необязательным и что устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 может работать без фильтра 120 .

    Устройство измерения расхода охлаждающей жидкости может содержать систему охлаждения 115 для регулирования температуры охлаждающей жидкости в устройстве измерения расхода охлаждающей жидкости 100 .Система охлаждения может содержать датчик температуры, расположенный в контуре потока хладагента , 156, , для определения температуры хладагента в контуре потока хладагента , 156, . В одном варианте осуществления датчик температуры содержит термопару (не показана), расположенную в углублении для термопары 150 . Термопара может быть электрически соединена с контроллером температуры , 182, , который принимает сигнал от термопары, указывающий температуру охлаждающей жидкости.

    Система охлаждения 115 может также содержать радиатор 118 , расположенный вдоль контура потока охлаждающей жидкости 156 , так что охлаждающая жидкость течет в радиатор 118 и через него. Один или несколько охлаждающих вентиляторов , 116, могут быть расположены по обе стороны от радиатора , 118, для обеспечения потока воздуха через радиатор , 118, и, таким образом, снижения содержания тепла в охлаждающей жидкости, протекающей через контур потока охлаждающей жидкости , 156, .Хотя вариант осуществления, показанный на фиг. 1 изображено устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 , содержащее охлаждающие вентиляторы 116 , расположенные по обе стороны от радиатора 118 , следует понимать, что устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 может содержать по одному охлаждающему вентилятору, расположенному с обеих сторон. радиатора 118 для втягивания или нагнетания воздуха через радиатор 118 .

    Контроллер температуры 182 также может быть электрически соединен с охлаждающим вентилятором (вентиляторами) 116 .Контроллер , 182, температуры может содержать дисплей, на котором отображается температура хладагента. Контроллер температуры , 182, может быть запрограммирован на поддержание охлаждающей жидкости при заданной температуре. Например, регулятор температуры , 182, может быть настроен на включение охлаждающего вентилятора (ов) 116 , когда охлаждающая жидкость достигает заданной температуры, тем самым обеспечивая поток воздуха через радиатор и охлаждая охлаждающую жидкость. Точно так же регулятор температуры может быть настроен на выключение охлаждающего вентилятора (ов) 116 , когда температура охлаждающей жидкости падает ниже заданной температуры.Контроллер температуры , 182, может содержать ручное управление, так что охлаждающие вентиляторы могут включаться и выключаться вручную либо с помощью контроллера температуры , 182, , либо, альтернативно, через подключенный контроллер (не показан).

    Хотя в данном документе имеется конкретная ссылка на систему охлаждения 115 устройства измерения расхода охлаждающей жидкости 100 , включающую радиатор 118 , регулятор температуры 182 , охлаждающий вентилятор (ы) 116 и температуру Следует понимать, что система охлаждения может, в качестве альтернативы, содержать другие компоненты для облегчения охлаждения охлаждающей жидкости, протекающей в контуре потока охлаждающей жидкости.Например, вместо радиатора система охлаждения может содержать теплообменник, такой как жидкостный теплообменник, для снижения теплосодержания охлаждающей жидкости. Соответственно, если в данном документе не указано иное, не предполагается никакого конкретного ограничения в отношении системы охлаждения 115 , содержащей радиатор, регулятор температуры, охлаждающий вентилятор (ы), регулятор температуры и датчик температуры.

    Устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 может также содержать систему продувки 101 для продувочного воздуха, содержащегося в устройстве измерения расхода охлаждающей жидкости 100 , и охлаждающей жидкости 126 , протекающей через устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 .Система продувки 101 может обычно содержать резервуар 102 охлаждающей жидкости для содержания охлаждающей жидкости 126 , подаваемой в систему охлаждающей жидкости транспортного средства во время испытания измерения расхода охлаждающей жидкости. Резервуар для охлаждающей жидкости , 102, может содержать резервуар, изготовленный из металлического или полимерного материала, который не будет разрушаться или подвергаться коррозии при воздействии охлаждающей жидкости 126 . В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, резервуар для охлаждающей жидкости , 102, содержит цилиндрический резервуар из нержавеющей стали, хотя следует понимать, что могут использоваться резервуары других геометрических конфигураций и из других материалов.Резервуар для охлаждающей жидкости 102 может быть изолирован таким образом, чтобы резервуар для охлаждающей жидкости был способен поддерживать температуру охлаждающей жидкости в пределах ± 0,1 ° C для температур охлаждающей жидкости в диапазоне от примерно -25 ° C до примерно ± 120 ° C.

    Резервуар для охлаждающей жидкости 102 может содержать заливную горловину 106 , расположенную над резервуаром для охлаждающей жидкости 102 , чтобы облегчить заполнение резервуара для охлаждающей жидкости 102 охлаждающей жидкостью. Заливная горловина , 106, может содержать крышку заливной горловины (не показана), например, крышку радиатора, аналогичную той, которая используется в сочетании с радиатором транспортного средства, или аналогичную крышку, предназначенную для сброса избыточного давления, которое может накапливаться в резервуаре охлаждающей жидкости. 102 и / или устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 .Резервуар для охлаждающей жидкости , 102, может также содержать воздухоотводчик , 122, , обычно расположенный над резервуаром для охлаждающей жидкости 102 , и слив 140 , обычно расположенный на дне резервуара для охлаждающей жидкости 102 или рядом с ним. Вентиляционное отверстие , 122, может быть использовано для выпуска воздуха, выпущенного из устройства измерения расхода охлаждающей жидкости. Поток охлаждающей жидкости 126 через слив 140 и выход из резервуара охлаждающей жидкости 102 (и устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 ) регулируется клапаном 146 , гидравлически соединенным со сливом 140 .Клапан , 146, может содержать механический клапан или электромеханический клапан. В одном варианте осуществления, когда клапан 146 является электромеханическим клапаном, клапан 146 может быть оперативно связан с контроллером (не показан), так что клапан 146 может открываться и закрываться с использованием электрических сигналов, отправленных на клапан. 146 контроллером. Когда клапан 146 открыт, охлаждающая жидкость может стекать из резервуара охлаждающей жидкости 102 , а когда клапан закрыт, предотвращается слив охлаждающей жидкости из резервуара охлаждающей жидкости 102 .

    Резервуар для охлаждающей жидкости 102 может также содержать смотровое стекло 103 . Смотровое стекло 103 может быть расположено сбоку от резервуара с охлаждающей жидкостью 102 так, чтобы уровень охлаждающей жидкости, содержащейся в резервуаре с охлаждающей жидкостью, был виден через смотровое стекло 103 . Смотровое стекло 103 позволяет оператору устройства измерения расхода охлаждающей жидкости 100 определять уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости 102 и производить качественную оценку количества воздуха, задержанного в охлаждающей жидкости в качестве охлаждающей жидкости. поступает в бачок охлаждающей жидкости и выходит из него 102 .

    Система продувки 101 может также содержать впускное отверстие для продувки 170 и выпускное отверстие для продувки 172 , обычно расположенные рядом с дном резервуара для охлаждающей жидкости 102 и соединенные по текучей среде с резервуаром для охлаждающей жидкости 102 . Впускное отверстие для продувки 170 и выход для продувки 172 по текучей среде соединяют резервуар охлаждающей жидкости 102 с контуром потока охлаждающей жидкости 156 . Впускное отверстие для продувки 170 соединено по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости 156 с помощью переключающего клапана 3 114 , который обеспечивает отвод охлаждающей жидкости через контур потока охлаждающей жидкости 156 из контура потока охлаждающей жидкости 156 и в резервуар для охлаждающей жидкости 102 системы продувки 101 через впускное отверстие для продувки 170 .Трехходовой переключающий клапан , 114, может содержать механический клапан, электромеханический клапан, клапан с пневматическим приводом или аналогичный клапан. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, 3-ходовой переключающий клапан 114 представляет собой электромеханический клапан диаметром один дюйм, время отклика которого составляет шесть секунд и который способен выдерживать рабочую температуру не менее 150 ° C. 3-ходовой клапан 114 функционально соединен с контроллером (не показан), который облегчает открытие и закрытие клапана с помощью электрических сигналов, отправляемых на 3-ходовой клапан 114 .

    Выпускное отверстие для продувки 172 может иметь выпускной клапан бака 148 , расположенный между резервуаром охлаждающей жидкости 102 и контуром потока охлаждающей жидкости 156 . Выпускной клапан бака 148 может использоваться для предотвращения потока охлаждающей жидкости из резервуара охлаждающей жидкости 102 в контур потока охлаждающей жидкости 156 . Выпускной клапан резервуара , 148, может содержать механический клапан, электромеханический клапан, клапан с пневматическим приводом или аналогичный клапан.В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, выпускной клапан бака 148 является односторонним клапаном, который предотвращает обратный поток охлаждающей жидкости в резервуар охлаждающей жидкости 102 из контура потока охлаждающей жидкости 156 через выпускное отверстие для продувки 172 . Выпускной клапан бака , 148, и трехходовой переключающий клапан , 114, могут использоваться вместе друг с другом для регулирования потока охлаждающей жидкости в систему продувки и из нее 101 и, таким образом, контроля количества захваченного воздуха. в устройстве измерения расхода охлаждающей жидкости 100 и присоединенной системе HVAC транспортного средства (не показана).

    По-прежнему обращаясь к фиг. 1, устройство измерения расхода охлаждающей жидкости , 100, может дополнительно содержать гидравлический насос с регулируемой скоростью 112 , соединенный по текучей среде с контуром потока охлаждающей жидкости 156 между выпускным отверстием для продувки 172 и выпускным отверстием 160 устройства. Гидравлический насос с регулируемой скоростью 112 принимает охлаждающую жидкость из контура потока охлаждающей жидкости 156 и прокачивает жидкость через контур потока охлаждающей жидкости 156 с определенной скоростью и / или давлением.Гидравлический насос с регулируемой скоростью , 112, может содержать электрический гидравлический насос, хотя следует понимать, что могут использоваться другие гидравлические насосы (например, механический, гидравлический, пневматический и т.д.). В показанном варианте осуществления гидравлический насос с регулируемой скоростью , 112, может содержать электрический гидравлический насос, имеющий регулируемую производительность с максимальной производительностью по меньшей мере 15 л / мин и напором 20 кПа. Гидравлический насос с регулируемой скоростью , 112, может быть оперативно подключен к контроллеру (не показан), так что скорость насоса гидравлического насоса с регулируемой скоростью , 112 может регулироваться с помощью контроллера для регулировки тока и / или напряжения, подаваемого на Гидравлический насос 112 .

    Устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 может также содержать первичный расходомер 108 , расположенный вдоль контура потока охлаждающей жидкости 156 между гидравлическим насосом 112 и выпускным отверстием устройства 160 . Расходомер 108 первичного контура гидравлически соединен с контуром потока охлаждающей жидкости 156 , так что охлаждающая жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости, проходит через расходомер 108 первичного контура. Первичный расходомер , 108, может содержать электромагнитный расходомер, турбинный расходомер, магнитный расходомер или подобное устройство, используемое для измерения скорости потока текучей среды.В показанном варианте осуществления первичный расходомер 108 содержит электромагнитный расходомер, имеющий максимальную производительность 30 л / мин и точность ± 1,5% при расходе 0,1 л / мин. Турбинный расходомер имеет диапазон рабочих температур от примерно -25 ° C до примерно 120 ° C. Первичный расходомер 108 может быть электрически соединен с дисплеем 136 , который отображает расход теплоносителя через первичный поток. метр 108 . Первичный расходомер , 108, также может быть подключен к компьютеру (не показан) или контроллеру (не показан), так что скорости потока хладагента, измеренные первичным расходомером 108 , могут храниться в памяти, оперативно связанной с компьютер или контроллер.

    Устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 может также содержать второе смотровое стекло 104 , расположенное вдоль контура потока охлаждающей жидкости 156 между первичным расходомером 108 и выходом 160 устройства. Охлаждающая жидкость, протекающая через контур потока охлаждающей жидкости 156 , проходит через второе смотровое стекло 104 , так что оператор устройства измерения расхода охлаждающей жидкости 100 может качественно оценить количество воздуха, протекающего через контур потока охлаждающей жидкости 156 вместе с охлаждающей жидкостью.

    Кроме того, устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 может также содержать манометр перепада давления 130 для определения разности давлений между выходом 160 устройства и входом 162 устройства. В одном варианте осуществления манометр 130 дифференциального давления обычно содержит датчик перепада давления, содержащий датчик давления на выходе 174 и датчик давления на входе 176 .Датчик давления на выходе 174 может быть соединен по текучей среде с выходом устройства 160 через кран давления на выходе 154 , а датчик давления на входе 176 может быть соединен по текучей среде с входом устройства 162 через штуцер давления на входе 152 . Датчик давления на выходе 174 также может быть гидравлически соединен со спускным клапаном 132 , который, в свою очередь, может быть гидравлически соединен с линией сброса давления 178 .Аналогичным образом, датчик давления на входе , 176, может быть гидравлически соединен со спускным клапаном 134 , который, в свою очередь, также может быть гидравлически соединен с линией сброса давления, такой как линия сброса давления 178 , изображенная на фиг. 1. Выпускные клапаны 132 , 134 могут содержать механические клапаны или электромеханические клапаны. В показанном варианте осуществления выпускные клапаны 132 , 134 содержат электромеханические спускные клапаны, которыми можно управлять вручную.Линия сброса давления 178 может быть соединена по текучей среде с соединением сброса давления 124 резервуара охлаждающей жидкости 102 таким образом, что при открытии любого из выпускных клапанов 132 , 134 охлаждающая жидкость течет через давление линия сброса 178 в резервуар охлаждающей жидкости 102 , тем самым снижая давление в контуре потока охлаждающей жидкости 156 либо на выходе устройства 160 , либо на входе устройства 162 или на обоих.

    Во время работы манометр дифференциального давления 130 определяет разницу давлений между выходом устройства 160 и входом устройства 162 с помощью датчиков давления на входе и выходе 174 , 176 . Преобразователь перепада давления , 130, функционально соединен с панелью дисплея 128 , на которой отображается разность давлений между выходом 160 устройства и входом устройства.Оператор может использовать выпускные клапаны 132 , 134 для выпуска охлаждающей жидкости из одного или обоих выходов устройства 160 или входа устройства 162 для регулировки перепада давления между выходом устройства 160 и устройством. выход 162 .

    Хотя манометр перепада давления 130 описан здесь как содержащий пару датчиков давления, следует понимать, что манометр перепада давления , 130 может состоять из механических манометров или аналогичных манометров для измерения давления жидкости.

    В одном варианте осуществления, как показано на фиг. 1, устройство , 100, измерения расхода охлаждающей жидкости может дополнительно содержать вход 180 сердечника заднего нагревателя для соединения выхода сердечника заднего нагревателя транспортного средства с устройством измерения потока охлаждающей жидкости. Вход 180 сердечника заднего нагревателя может быть соединен с контуром потока охлаждающей жидкости 156 между входом 162 устройства и системой охлаждения 115 . Вход сердечника заднего нагревателя может содержать клапан 142 , который закрывает вход сердечника заднего нагревателя 180 , тем самым предотвращая попадание жидкости в контур потока охлаждающей жидкости 156 от входа 180 сердечника заднего нагревателя или из потока охлаждающей жидкости. цепь 156 и в сердечник заднего обогревателя автомобиля.Клапан , 142, может быть механическим или электромеханическим. В показанном варианте осуществления клапан 142 представляет собой электромеханический клапан, функционально связанный с контроллером (не показан), так что клапан может открываться и закрываться с использованием электрических сигналов, отправляемых на клапан 142 через контроллер. Для облегчения крепления входного отверстия 180 заднего сердечника нагревателя к выходному отверстию сердечника заднего нагревателя транспортного средства, вход 180 сердечника заднего нагревателя может содержать гидравлическую пару, такую ​​как быстроразъемную муфту и т.п., которая соответствует текучей среде. пара на выходе сердечника заднего обогревателя автомобиля.

    Вторичный расходомер 110 может быть расположен между входом сердечника заднего нагревателя и линией подачи охлаждающей жидкости 156 . Вторичный расходомер , 110, может быть соединен по текучей среде как с входным отверстием сердечника заднего нагревателя 180 , так и с контуром потока охлаждающей жидкости , 156 и может использоваться для измерения расхода охлаждающей жидкости, поступающей в устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 из Вход в задний сердечник отопителя 180 . Вторичный расходомер , 110, может содержать электромагнитный расходомер, турбинный расходомер, магнитный расходомер или подобное устройство, используемое для измерения скорости потока жидкости через устройство.В показанном варианте осуществления вторичный расходомер 110 включает турбинный расходомер, имеющий точность ± 0,5% при расходе 0,1 л / мин. Электромагнитный расходомер имеет диапазон рабочих температур от примерно -25 ° C до примерно 120 ° C. Вторичный расходомер 110 может быть электрически соединен с дисплеем 138 , который отображает расход охлаждающей жидкости через вторичный поток. метр 110 . Вторичный расходомер , 110, также может быть подключен к компьютеру (не показан) или контроллеру (не показан), так что скорости потока охлаждающей жидкости, измеренные вторичным расходомером , 110, , могут храниться в памяти, оперативно связанной с компьютер или контроллер.

    В то время как на фиг. 1 изображает устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 как содержащее входной канал сердечника заднего нагревателя 180 , следует понимать, что входной канал сердечника заднего нагревателя является дополнительным и что устройство измерения потока охлаждающей жидкости 100 может функционировать без сердечника заднего нагревателя. вход 180 . Кроме того, также следует понимать, что, когда устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 содержит вход 180 сердечника заднего нагревателя, клапан 142 может использоваться для изоляции входа 180 сердечника заднего нагревателя от потока охлаждающей жидкости. контур 156 таким образом, чтобы устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 работало без приема охлаждающей жидкости из входного отверстия сердечника заднего нагревателя.

    Устройство 100 измерения потока охлаждающей жидкости может также содержать измеритель скорости вращения или датчик (не показан) для измерения скорости двигателя транспортного средства при измерении потока охлаждающей жидкости. В одном варианте осуществления измеритель частоты вращения может содержать датчик, который присоединяется к проводу свечи зажигания двигателя транспортного средства, и дисплей, который показывает скорость двигателя на основе скорости, с которой загорается свеча зажигания, прикрепленная к проводу свечи зажигания. В качестве альтернативы, к кривошипу двигателя может быть прикреплен измеритель оборотов в минуту.Следует понимать, что как для бензиновых, так и для дизельных двигателей доступны различные измерители оборотов и / или измерители оборотов в минуту, и что любой такой измеритель и / или измеритель оборотов в минуту может использоваться вместе с устройством измерения расхода охлаждающей жидкости , 100, для определения скорости двигателя. двигатель автомобиля во время измерения расхода охлаждающей жидкости.

    Работа устройства измерения расхода охлаждающей жидкости 100 теперь будет описана со ссылкой на фиг. 1-3. Первоначальная настройка устройства измерения расхода охлаждающей жидкости выполняется путем предварительной подготовки транспортного средства, к которому будет прикреплено устройство измерения расхода охлаждающей жидкости.Чтобы подготовить автомобиль, охлаждающая жидкость сначала сливается из системы HVAC автомобиля. Затем выпускной шланг сердечника переднего обогревателя отсоединяется от сердечника переднего обогревателя и впускного отверстия охлаждающей жидкости двигателя. Если транспортное средство имеет задний сердечник обогревателя, выпускной шланг сердечника заднего обогревателя также может быть отсоединен от выхода сердечника заднего обогревателя, чтобы облегчить измерение потока охлаждающей жидкости через задний сердечник обогревателя. Выход сердечника переднего нагревателя по текучей среде соединен с входом устройства 162 с помощью быстроразъемных фитингов или других аналогичных фитингов.Выход устройства 160 гидравлически соединен с входом охлаждающей жидкости двигателя. Когда транспортное средство имеет задний сердечник обогревателя, выход сердечника заднего обогревателя соединен с входом 180 сердечника заднего обогревателя устройства измерения расхода охлаждающей жидкости 100 . Когда устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 присоединено к системе HVAC транспортного средства, контур потока охлаждающей жидкости 156 и система HVAC образуют непрерывный контур, и охлаждающая жидкость может прокачиваться через систему HVAC с помощью устройства измерения расхода охлаждающей жидкости . 100 .Измеритель или измеритель частоты вращения может быть подключен к двигателю транспортного средства, так что скорость двигателя может быть определена во время измерения потока охлаждающей жидкости.

    При подключении к транспортному средству устройства измерения расхода охлаждающей жидкости 100 резервуар охлаждающей жидкости 102 системы продувки 101 может быть заполнен охлаждающей жидкостью 126 . В вариантах осуществления, обсуждаемых здесь, охлаждающая жидкость представляет собой смесь концентрата охлаждающей жидкости и воды в соотношении 50/50. Охлаждающая жидкость 126 может добавляться в бачок охлаждающей жидкости 126 до тех пор, пока уровень охлаждающей жидкости не будет виден через смотровое стекло 103 .Уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости 102 , однако, не должен превышать уровень смотрового стекла 103 , чтобы уровень охлаждающей жидкости можно было визуально оценить во время процедуры измерения расхода охлаждающей жидкости.

    Обратимся теперь к блок-схеме на фиг. 2, после того, как устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 подключено к транспортному средству и охлаждающая жидкость 126 добавлена ​​в резервуар охлаждающей жидкости 102 , устройство измерения потока охлаждающей жидкости 100 и система HVAC могут быть очищены от воздуха с помощью система продувки 101 устройства измерения расхода охлаждающей жидкости и процедура продувки 200 , показанная на фиг.2. На первом этапе 202 включается насос жидкости 112 , чтобы начать перекачку охлаждающей жидкости 126 из резервуара охлаждающей жидкости 102 и через контур потока охлаждающей жидкости 156 в систему HVAC транспортного средства. . Охлаждающая жидкость , 126, возвращается в устройство измерения расхода охлаждающей жидкости через вход устройства 162 после циркуляции через систему HVAC транспортного средства. На этапе 204 трехходовой переключающий клапан 114 настраивается для отвода охлаждающей жидкости из контура потока охлаждающей жидкости в резервуар охлаждающей жидкости 102 системы продувки 101 через впускное отверстие для продувки 170 .На этапе , 206, транспортное средство запускается, и двигатель транспортного средства переводится на холостой ход. На этапе 208 открывается клапан сброса давления на выходе 132 и клапан сброса давления на входе 134 , чтобы стравить хладагент обратно в резервуар для хладагента и тем самым удалить весь воздух, попавший в линию сброса давления 178 .

    Поскольку охлаждающая жидкость 126 течет из контура охлаждающей жидкости 156 в резервуар охлаждающей жидкости 102 , воздух, захваченный в контуре охлаждающей жидкости 156 и / или система HVAC транспортного средства, также переносится в бачок охлаждающей жидкости 102 , откуда она удаляется через вентиляционное отверстие бачка охлаждающей жидкости 122 .Охлаждающая жидкость 126 затем рециркулирует обратно в контур потока охлаждающей жидкости 156 через выпускное отверстие для продувки 172 . На этапах 210 и 212 смотровое стекло 103 резервуара охлаждающей жидкости может использоваться для определения наличия пузырьков воздуха в охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости 102 . Если в охлаждающей жидкости заметно присутствуют пузырьки воздуха, операция продувки 200 продолжается. Если в охлаждающей жидкости 126 в резервуаре для охлаждающей жидкости нет видимых пузырьков воздуха, процесс продувки продолжается до этапов 214 - 220 , на которых производится количественное определение наличия воздуха в устройстве измерения расхода охлаждающей жидкости и / или система HVAC автомобиля.

    На этапе 214 закрываются клапан сброса давления на выходе 132 и клапан сброса давления на входе 134 . На этапе 216 транспортное средство отключается, а на этапе 218 отключается гидравлический насос 112 . На этапе 220 с помощью датчика перепада давления 130 измеряется перепад давления между входом устройства 162 и выходом устройства 160 . Разница давлений между входом устройства 162 и выходом устройства 160 указывает на наличие воздуха в устройстве измерения расхода охлаждающей жидкости 100 и / или в системе HVAC транспортного средства и в процессе продувки 200 повторно. началось.Однако, если перепад давления между входом 162 устройства и выходом 160 равен нулю, устройство измерения расхода охлаждающей жидкости 100 и система HVAC транспортного средства свободны от захваченного воздуха и устройства измерения потока охлаждающей жидкости и система HVAC автомобиля готова к измерениям. Затем можно настроить трехходовой переключающий клапан 114 для отвода охлаждающей жидкости из системы продувки 101 в контур потока охлаждающей жидкости 156 .

    Теперь обратимся к фиг. 1 и 3 показан один вариант осуществления процедуры 300 для выполнения измерения расхода охлаждающей жидкости в системе HVAC транспортного средства с использованием устройства измерения расхода охлаждающей жидкости 100 . На этапе , 302, запускается гидравлический насос , 112, , так что охлаждающая жидкость протекает через контур потока охлаждающей жидкости , 156, и попадает в систему HVAC транспортного средства. Смотровое стекло , 104, может использоваться для контроля охлаждающей жидкости на предмет наличия захваченного воздуха и / или мусора, которые могут снизить точность измерения расхода охлаждающей жидкости.На этапе , 304, транспортное средство, подключенное к устройству измерения расхода охлаждающей жидкости, запускается.

    Измерение расхода охлаждающей жидкости через систему HVAC может выполняться в двух условиях: при открытом термостате транспортного средства или при закрытом термостате транспортного средства. Термостат автомобиля открывается и закрывается в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Например, термостаты в большинстве автомобилей открываются, когда температура охлаждающей жидкости превышает примерно 85 ° C. Соответственно, чтобы облегчить измерение расхода охлаждающей жидкости в обоих условиях, температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться на уровне выше или выше. ниже температуры открытия термостата в зависимости от желаемых условий измерения.Поддержание охлаждающей жидкости выше или ниже желаемой температуры термостата может быть достигнуто с помощью контроллера температуры 182 , соединенного с радиатором 118 , для включения и выключения охлаждающего вентилятора (ов) 116 . Соответственно, на этапе , 306, регулятор температуры , 182, может быть отрегулирован и / или настроен на поддержание температуры охлаждающей жидкости в желаемом диапазоне, соответствующем термостату транспортного средства, открытому или закрытому.

    Когда требуется измерение «термостат закрыт», можно использовать регулятор температуры 182 для ручного включения охлаждающего вентилятора (ов) 116 (например.g. вентилятор (ы) охлаждения остаются включенными независимо от температуры охлаждающей жидкости, протекающей через радиатор ( 118 ). В качестве альтернативы, регулятор температуры , 182, может быть настроен с верхним и нижним заданными значениями, так что охлаждающие вентиляторы 116 включаются и выключаются при заданных значениях, тем самым поддерживая температуру охлаждающей жидкости между верхним и нижним заданными значениями. Например, для температуры открытия термостата около 85 ° C нижняя уставка может составлять 70 ° C.и верхняя уставка может составлять 80 ° C, так что регулятор температуры 182 включает охлаждающий вентилятор (ы) 116 при 80 ° C и выключает охлаждающий вентилятор (ы) 116 при 70 ° C тем самым поддерживает температуру охлаждающей жидкости между 70 ° и 80 ° C.Когда температура охлаждающей жидкости становится ниже примерно 80 ° C, что определяется термопарой, расположенной в углублении для термопары 150 рядом с входным отверстием устройства 162 , термостат транспортного средства закрыт, и может быть выполнено измерение расхода охлаждающей жидкости для состояния «термостат закрыт».

    Когда требуется измерение «термостат открыт», можно использовать регулятор температуры 182 для ручного выключения охлаждающих вентиляторов 116 , тем самым позволяя температуре охлаждающей жидкости подняться выше, чем примерно температура открытия термостата, так что термостат транспортного средства открыто. В качестве альтернативы, регулятор температуры , 182, может быть запрограммирован на верхнюю и нижнюю уставки для включения и выключения охлаждающих вентиляторов 116 и, таким образом, поддержания температуры хладагента в заданном диапазоне.Например, для температуры открытия термостата около 85 ° C верхняя уставка регулятора температуры 182 может составлять 95 ° C, а нижняя уставка может составлять 88 ° C. Соответственно, охлаждающие вентиляторы будут работать. включается при 95 ° C и выключается при 88 ° C, так что температура охлаждающей жидкости поддерживается между примерно 88 ° C и примерно 95 ° C. Как только температура охлаждающей жидкости превышает примерно 85 ° C, как определяется термопарой, расположенной в углублении для термопары 150 рядом с входом устройства 162 , термостат транспортного средства открыт, и может быть выполнено измерение расхода охлаждающей жидкости для состояния «термостат открыт».

    Как только охлаждающая жидкость находится в желаемом диапазоне температур (например, когда термостат транспортного средства открыт или закрыт), двигатель транспортного средства может быть увеличен для достижения желаемой скорости, как определено измерителем оборотов в минуту или датчиком, прикрепленным к двигатель автомобиля. В одном варианте осуществления двигатель транспортного средства увеличивается путем нажатия педали акселератора транспортного средства. В другом варианте осуществления двигатель транспортного средства может быть увеличен с помощью контроллера, оперативно присоединенного к электронной дроссельной заслонке двигателя.Как только желаемая частота вращения двигателя достигнута, педаль акселератора или дроссельная заслонка устанавливаются на поддержание частоты вращения двигателя.

    На следующем этапе 310 , после достижения желаемой частоты вращения двигателя, частота вращения гидравлического насоса 112 регулируется таким образом, чтобы перепад давления между входом устройства 162 и выходом устройства 160 составлял ноль, как определено датчиком перепада давления 130 . Когда жидкостный насос представляет собой электрический жидкостный насос, скорость жидкостного насоса , 112, может регулироваться с помощью контроллера, такого как потенциометр, функционально соединенного с насосом, чтобы регулировать напряжение, подаваемое на жидкостный насос.

    После того, как скорость гидравлического насоса 112 отрегулирована так, что разность давлений между входом устройства 162 и выходом устройства 160 равна нулю, расход охлаждающей жидкости для конкретной скорости двигателя может быть определен из дисплей 136 первичного расходомера 108 . В одном варианте осуществления, когда и передний сердечник нагревателя, и задний сердечник нагревателя транспортного средства прикреплены к устройству измерения расхода охлаждающей жидкости 100 , первичный расходомер может использоваться для определения общего расхода охлаждающей жидкости через оба передних нагревателя. сердечник и задний сердечник нагревателя, в то время как вторичный расходомер может использоваться только для определения расхода хладагента через задний сердечник нагревателя.

    После того, как измерения расхода охлаждающей жидкости получены для желаемой скорости двигателя, этапы 308 - 312 могут быть повторены для различных скоростей двигателя и / или положений термостата транспортного средства, тем самым характеризуя поток охлаждающей жидкости через систему HVAC для диапазон условий эксплуатации.

    Расходы охлаждающей жидкости, определенные во время контрольного измерения, могут быть нанесены на график в зависимости от соответствующей частоты вращения двигателя для различных условий испытаний, как показано на фиг. 4, на котором изображен график зависимости частоты вращения двигателя (ось x) отрасход охлаждающей жидкости (ось y) для различных условий испытаний. Более конкретно, фиг. 4 показывает расход охлаждающей жидкости как функцию частоты вращения двигателя для транспортного средства с сердечником как переднего, так и заднего обогревателя в различных условиях. Например, маркеры «x» показывают расход охлаждающей жидкости для сердечника переднего нагревателя только при открытом термостате. Маркеры «□» показывают расход охлаждающей жидкости для сердечника переднего нагревателя только при закрытом термостате. Маркеры «◯» показывают комбинированный расход охлаждающей жидкости для сердечника переднего и заднего нагревателя при открытом термостате.Маркеры «Δ» показывают комбинированный расход охлаждающей жидкости для сердечника переднего и заднего нагревателя при закрытом термостате.

    Как показано на фиг. 4 линия или кривая могут проходить через точки, и уравнение для линии или кривой может быть определено с использованием стандартных методов аппроксимации кривой и / или графического анализа. Например, точки на фиг. 4 были снабжены линиями, и были определены наклон и точка пересечения по оси Y каждой линии. Используя уравнение линии, значение расхода охлаждающей жидкости может быть определено для разных скоростей двигателя.Например, в отношении маркеров «x» линия, проходящая через маркеры, соответствует уравнению y = 0,0053x + 0,9207, где 0,0053 - наклон линии, а 0,9207 - пересечение оси y. Используя это математическое соотношение, различные скорости двигателя могут быть заменены на x, чтобы найти соответствующую скорость потока охлаждающей жидкости y для конкретных условий эксплуатации транспортного средства.

    Кроме того, путем построения графика зависимости расхода охлаждающей жидкости от частоты вращения двигателя для различных условий эксплуатации транспортного средства поток охлаждающей жидкости через систему и, следовательно, охлаждающая способность или производительность системы HVAC транспортного средства могут быть охарактеризованы или измерены.Такая информация может использоваться для анализа и улучшения конструкции системы HVAC.

    Теперь следует понимать, что показанное и описанное здесь устройство измерения расхода охлаждающей жидкости может использоваться для измерения расхода охлаждающей жидкости через систему HVAC транспортного средства. Система продувки воздухом и гидравлический насос устройства измерения расхода охлаждающей жидкости способствуют уравновешиванию давления между выходным отверстием устройства и входом устройства во время работы, что повышает точность и воспроизводимость измерений расхода охлаждающей жидкости, выполняемых с помощью устройства.

    Кроме того, радиатор в сочетании с регулятором температуры и охлаждающими вентиляторами облегчает контроль и регулирование температуры охлаждающей жидкости во время измерения расхода охлаждающей жидкости, что, в свою очередь, позволяет контролировать положение термостата транспортного средства во время измерение. Это обеспечивает большую точность измерения, поскольку поток охлаждающей жидкости через систему HVAC может быть измерен независимо для каждого состояния (например, при открытом термостате транспортного средства и закрытом термостате транспортного средства).

    В целях описания и определения настоящего изобретения следует отметить, что термины «в основном» и «примерно» используются в данном документе для обозначения неотъемлемой степени неопределенности, которая может быть отнесена к любому количественному сравнению, значению, измерению или другому представлению. . Эти термины также используются здесь для обозначения степени, в которой количественное представление может отличаться от заявленной ссылки, не приводя к изменению основной функции рассматриваемого предмета.

    Хотя здесь были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления и аспекты настоящего изобретения, могут быть внесены различные другие изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения. Более того, хотя здесь были описаны различные аспекты изобретения, такие аспекты не нужно использовать в комбинации. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие изменения и модификации, которые находятся в пределах объема данного изобретения.

    Вам может понравится

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *