Перед початком експлуатації системи опалення р ассмотрім цікаві нам фізичні властивості води.
Питома теплоємність
Важливою властивістю будь-якого теплоносія є його теплоємність. Якщо виразити її через масу і різниця температур теплоносія, то вийде питома теплоємність. Вона позначається буквою c і має размерностькДж / (кг • K) Питома теплоємність - це кількість тепла, яке необхідно передати 1 кг речовини (наприклад, води), щоб нагріти його на 1 ° C. І навпаки, речовина віддає таку ж кількість енергії при охолодженні. Середнє значення питомої теплоємності води в діапазоні між 0 ° C і 100 ° C становить:
c = 4,19 кДж / (кг • K) або c = 1,16 Втч / (кг • K)
Кількість поглинається або виділяється тепла Q. виражене в Дж або кДж. залежить від маси m. вираженою в кг. питомої теплоємності c і різниці температур, вираженої в K.
Збільшення і зменшення обсягу
Зміна обсягу води
Всі природні матеріали розширюються при нагріванні і стискаються при охолодженні. Єдиним винятком з цього правила є вода. Це унікальне її властивість називається аномалією води. Вода має найбільшу щільність при +4 ° C, при якій 1 дм3 = 1 л має масу 1 кг.
Якщо вода нагрівається або охолоджується щодо цієї точки, її обсяг збільшується, що означає зменшення щільності, т. Е. Вода стає легше. Це можна чітко спостерігати на прикладі резервуара з точкою переливу. В резервуарі знаходиться рівно 1000 см3 води з температурою +4 ° C. При нагріванні води деяку кількість виллється з резервуара в мірну ємність. Якщо нагріти воду до 90 ° C, в мірну ємність виллється рівно 35,95 см3, що відповідає 34,7 м Вода також розширюється при її охолодженні нижче +4 ° C.
Завдяки цій аномалії води у річок і озер взимку замерзає саме верхній шар. З тієї ж причини лід плаває на поверхні і весняне сонце може його розтопити. Цього б не відбувалося, якби лід був важчим за воду і опускався на дно.
Резервуар з точкою переливу
Однак, така властивість розширюватися може бути небезпечним. Наприклад, автомобільні двигуни і водяні насоси можуть лопнути, якщо вода в них замерзне. Щоб уникнути цього в воду додаються присадки, що перешкоджають її замерзання. У системах опалення часто використовуються гликоли; співвідношення води і гліколю см. в специфікації виробника.
Характеристики кипіння води
Якщо воду нагрівати у відкритій ємності, вона закипить при температурі 100 ° C. Якщо вимірювати температуру киплячої води, виявиться, що вона залишається рівною 100 ° C поки не випарується остання крапля. Таким чином, постійне споживання тепла використовується для повного випаровування води, т. Е. Зміни її агрегатного стану.
Ця енергія також називається латентної (прихованої) теплотою. Якщо подача тепла триває, температура пари, що знову почне підніматися.
Зміна агрегатного стану при підвищенні температури
Описаний процес наведено при тиску повітря 101,3 кПа біля поверхні води. При будь-якому іншому тиску повітря точка кипіння води зсувається від 100 ° C.
Якби ми повторили описаний експеримент на висоті 3000 м - наприклад, на Цугшпітце, найвищої вершини Німеччини - ми б виявили, що вода там закипає вже при 90 ° C. Причиною такої поведінки є зниження атмосферного тиску з висотою.
Температура кипіння води як функція тиску
Чим нижче тиск на поверхні води, тим нижче буде температура кипіння. І навпаки, температура кипіння буде вище при підвищенні тиску на поверхні води. Ця властивість використовується, наприклад, в скороварках.
Графік показує залежність температури кипіння води від тиску. Тиск в системах опалення навмисно підвищується. Це допомагає запобігти утворенню бульбашок газу в критичних робочих режимах, а також запобігає потраплянню зовнішнього повітря в систему.
Розширення води при нагріванні і захист від надлишкового тиску
Системи водяного опалення працюють при температурах води до 90 ° C. Зазвичай система заповнюється водою при температурі 15 ° C, яка потім розширюється при нагріванні. Не можна допустити, щоб це збільшення обсягу призвело до виникнення надлишкового тиску і переливу рідини.
Система опалення з вбудованим запобіжним клапаном
Коли опалення відключається в літній період, обсяг води повертається до початкового значення. Таким чином, для забезпечення безперешкодного розширення води необхідно встановити досить великий бак.
Старі системи опалення мали відкриті розширювальні баки. Вони завжди розташовувалися вище найвищого ділянки трубопроводу. При підвищенні температури в системі, що призводило до розширення води, рівень в баку також підвищувався. При зниженні температури він, відповідно, знижувався.
Сучасні системи опалення використовують мембранні розширювальні баки (МРБ). При підвищенні тиску в системі не можна допускати збільшення тиску в трубопроводах і інших елементах системи вище граничного значення.
Тому обов'язковою умовою для кожної системи опалення є наявність запобіжного клапана.
При підвищенні тиску понад норму запобіжний клапан повинен відкриватися і стравлювати зайвий обсяг води, який не може вмістити розширювальний бак. Проте, в ретельно спроектованої і обслуговується системі таке критичний стан ніколи не повинно виникати.
Компенсація зміни обсягу води в системі опалення:
Всі ці міркування не враховують той факт, що циркуляційний насос ще більше збільшує тиск в системі. Взаємозв'язок між максимальною температурою води, обраним насосом, розміром розширювального бака і тиском спрацьовування запобіжного клапана повинна бути встановлена самим ретельним чином. Випадковий вибір елементів системи - навіть на підставі їх вартості - в даному випадку неприйнятний.
Мембранний розширювальний бак постачається заповненим азотом. Початковий тиск в розширювальному мембранному баку повинно бути відрегульовано в залежності від системи опалення. Розширюється вода із системи опалення надходить в бак і стискає газову камеру через діафрагму. Гази можуть стискатися, а рідини - немає.
визначення тиску
Тиск - це статичний тиск рідин і газів, виміряний в судинах, трубопроводах щодо атмосферного тиску (Па, мбар, бар).
статичний тиск
Статичний тиск - це тиск нерухомою рідини.
Статичний тиск = рівень вище відповідної точки вимірювання + початковий тиск в розширювальному баку.
динамічне тиск
Динамічне тиск - це тиск рухається потоку рідини. Тиск нагнітання насоса Це тиск на виході відцентрового насоса під час його роботи.
Перепад тиску
Тиск, що розвивається відцентровим насосом для подолання загального опору системи. Воно вимірюється між входом і виходом відцентрового насоса.
Робочий тиск
Тиск, наявне в системі при роботі насоса. Допустимий робочий тиск Максимальне значення робочого тиску, що допускається з умов безпеки роботи насоса і системи.
Кавітація - це утворення бульбашок газу в результаті появи локального тиску нижче тиску пароутворення рідини на вході робочого колеса. Це призводить до зниження продуктивності (напору) і ККД і викликає шуми і руйнування матеріалу внутрішніх деталей насоса. Через схлопування бульбашок повітря в областях з більш високим тиском (наприклад, на виході робочого колеса) мікроскопічні вибухи викликають скачки тиску, які можуть пошкодити або зруйнувати гідравлічну систему. Першою ознакою цього є шум в робочому колесі і його ерозія.
Важливим параметром відцентрового насоса є NPSH (висота стовпа рідини над всмоктуючим патрубком насоса). Він визначає мінімальний тиск на вході насоса, необхідну даним типом насоса для роботи без кавітації, т. Е. Додатковий тиск, необхідне для запобігання появи пухирців. На значення NPSH впливають тип робочого колеса і частота обертання насоса. Зовнішніми факторами, що впливають на даний параметр, є температура рідини, атмосферний тиск.
запобігання кавітації
Щоб уникнути кавітації, рідина повинна надходити на вхід відцентрового насоса при певній мінімальній висоті всмоктування, яка залежить від температури і атмосферного тиску.
Іншими способами запобігання кавітації є:
• Підвищення статичного тиску
• Зниження температури рідини (зниження тиску пароутворення PD)
• Вибір насоса з меншим значенням постійного гідростатичного напору (мінімальна висота всмоктування, NPSH)
Тепер ви без праці відповісте на питання з заголовка теми