STATISKT TRYCK OCH VELOCITY HUVUD BERNULLI EQUATION

Om du ägnar tillräcklig uppmärksamhet åt komforten i huset, kommer du antagligen att vara överens om att luftkvaliteten bör komma först. Frisk luft är bra för din hälsa och ditt tänkande. Det är inte synd att bjuda in gäster till ett rum som luktar gott. Att lufta varje rum tio gånger om dagen är inte en lätt uppgift, eller hur?

Mycket beror på valet av fläkt och först och främst dess tryck. Men innan du kan bestämma fläkttrycket måste du bekanta dig med några av de fysiska parametrarna. Läs om dem i vår artikel.

Tack vare vårt material kommer du att studera formlerna, lära dig vilka typer av tryck som finns i ventilationssystemet. Vi har gett dig information om fläktens totala kapacitet och två sätt på vilka den kan mätas. Som ett resultat kommer du att kunna mäta alla parametrar själv.

Ventilationssystemets tryck

För att ventilationen ska vara effektiv måste fläkttrycket väljas korrekt. Det finns två alternativ för självmätning av trycket. Den första metoden är direkt, där trycket mäts på olika ställen. Det andra alternativet är att beräkna två typer av tryck av 3 och få ett okänt värde från dem.

Trycket (även - huvudet) är statiskt, dynamiskt (höghastighets) och fullt. Enligt den senare indikatorn finns det tre kategorier av fans.

Den första inkluderar enheter med ett huvud <1 kPa, det andra - 1-3 kPa och mer, det tredje - mer än 3-12 kPa och högre. I bostadshus används enheter i första och andra kategorin.

Aerodynamiska egenskaper hos axiella fläktar i diagrammet: Pv - totaltryck, N - effekt, Q - luftflöde, ƞ - effektivitet, u - hastighet, n - rotationsfrekvens

I den tekniska dokumentationen för fläkten anges vanligtvis aerodynamiska parametrar, inklusive det totala och statiska trycket vid en viss kapacitet. I praktiken sammanfaller ofta "fabrik" och verkliga parametrar inte, och detta beror på ventilationssystemens designfunktioner.

Det finns internationella och nationella standarder som syftar till att förbättra noggrannheten i mätningarna i laboratoriet.

I Ryssland används vanligtvis metod A och C, där lufttrycket efter fläkten bestäms indirekt, baserat på den fastställda prestandan. I olika tekniker inkluderar utloppsområdet eller inkluderar inte pumphjulshylsan.

Varför höja trycket

Huvudet i försörjningslinjen är högre än i returledningen. Denna skillnad karaktäriserar effektiviteten för uppvärmningen enligt följande:

1. En liten skillnad mellan tillförsel och retur gör det tydligt att kylvätskan framgångsrikt övervinner alla motstånd och ger den beräknade mängden energi till lokalerna.
2. Ett ökat tryckfall indikerar ökad sektionsmotstånd, minskad flödeshastighet och överdriven kylning. Det vill säga det finns inte tillräcklig vattenförbrukning och värmeöverföring till rummen.

Som referens. Enligt standarderna bör den optimala tryckskillnaden i tillförsel- och returledningarna ligga inom området 0,05-0,1 Bar, maximalt - 0,2 Bar. Om avläsningarna på två tryckmätare installerade på linjen skiljer sig mer, är systemet felaktigt utformat eller behöver repareras (spolning).

För att undvika hög skillnad på långa värmegrenar med ett stort antal batterier utrustade med termostatventiler installeras en automatisk flödesregulator i början av linjen, som visas i diagrammet.

Så, övertryck i ett slutet värmenät skapas av följande skäl:

• för att säkerställa tvångsrörelse av kylvätskan vid erforderlig hastighet och flödeshastighet;
• att övervaka systemets tillstånd med en manometer och att ladda eller reparera det i tid;
• kylvätskan under tryck värms upp snabbare och i händelse av överhettning i nödsituationer kokar den vid högre temperatur.

Vi är intresserade av objektet i den andra listan - avläsningarna av manometern som ett kännetecken för värmesystemets hälsa och effektivitet. Det är de som är intresserade av husägare och lägenhetsägare som är engagerade i självbetjäningskommunikation och -utrustning.

Formler för beräkning av fläkthuvudet

Huvudet är förhållandet mellan de verkande krafterna och det område de riktas till. När det gäller en ventilationskanal talar vi om luft och tvärsnitt.

Kanalflödet är ojämnt och flyter inte i rät vinkel mot tvärsnittet. Det går inte att ta reda på det exakta huvudet från en mätning; du måste leta efter medelvärdet över flera punkter. Detta måste göras både för in- och utträde från ventilationsanordningen.

Axialfläktar används separat och i luftkanaler, de fungerar effektivt där det är nödvändigt att överföra stora luftmassor vid relativt lågt tryck

Det totala fläktrycket bestäms av formeln Pп = Pп (ut.) - Pп (in.)var:

• Pп (ut) - totalt tryck vid utloppet från enheten;
• Pп (in.) - totalt tryck vid enhetens inlopp.

För fläktens statiska tryck skiljer sig formeln något.

Det skrivs som Pst = Pst (ut) - Pp (in), där:

• Första (ut) - statiskt tryck vid enhetens utlopp;
• Pп (in.) - totalt tryck vid enhetens inlopp.

Det statiska huvudet speglar inte den erforderliga mängden energi för att överföra det till systemet, utan fungerar som en ytterligare parameter genom vilken du kan ta reda på det totala trycket. Den senare indikatorn är huvudkriteriet när du väljer en fläkt: både hemma och industri. Minskningen av det totala huvudet speglar energiförlusten i systemet.

Det statiska trycket i själva ventilationskanalen erhålls från skillnaden i statiskt tryck vid in- och utloppet till ventilationen: Pst = Pst 0 - Pst 1... Detta är en mindre parameter.

Designers tillhandahåller parametrar med liten eller ingen igensättning i åtanke: bilden visar den statiska tryckavvikelsen för samma fläkt i olika ventilationsnätverk

Rätt val av ventilationsanordning innehåller följande nyanser:

• beräkning av luftförbrukning i systemet (m³ / s);
• val av en enhet baserat på en sådan beräkning;
• bestämning av utgångshastigheten för den valda fläkten (m / s);
• beräkning av enhetens Pp;
• mätning av statiskt och dynamiskt huvud för jämförelse med totalt huvud.

För att beräkna punkterna för att mäta trycket styrs de av luftkanalens hydrauliska diameter. Det bestäms av formeln: D = 4F / P... F är rörets tvärsnittsarea och P är dess omkrets. Avståndet för lokalisering av mätpunkten vid inlopp och utlopp mäts med D.

Överskrider gränsvärdet för kylvätsketrycket

Om driftsprocessen åtföljs av frekventa "explosioner" av säkerhetsventilen bör de möjliga orsakerna till detta analyseras:

• underskattad expansionskapacitet;
• överskattat inställningstryck av gas / luft i tanken;
• felaktig installationsplats.

Närvaron av en tank med en kapacitet på 10% av värmesystemets fulla kapacitet är nästan hundra procent garanti för uteslutning av den första anledningen. Men 10% är inte den minsta möjliga kapaciteten. Ett väldesignat system kan fungera normalt även till ett lägre värde. Det är dock bara en specialist som äger metoden för lämplig beräkning som kan avgöra tankens kapacitet.

Den andra och tredje anledningen är nära sammankopplade.Antag att luften / gasen pumpas till 1,5 bar, och att platsen för tanken väljs högst upp i systemet, där arbetstrycket till exempel alltid är under 0,5 bar. Gas kommer alltid att uppta hela tankens volym och den expanderande kylvätskan förblir utanför. Längst ner i systemet kommer kylvätskan att trycka särskilt starkt på pannvärmeväxlarens rör. Regelbunden "blåsning" av säkerhetsventilen kommer att säkerställas!

Hur man beräknar ventilationstrycket?

Det totala inloppshuvudet mäts i tvärsnittet av ventilationskanalen, belägen på ett avstånd av två hydrauliska kanaldiametrar (2D). Helst bör det finnas en rak kanal med en längd på 4D och ostört flöde framför mätplatsen.

I praktiken är ovanstående förhållanden sällsynta, och sedan installeras en bikaka framför önskad plats, vilket räcker luftflödet.

Sedan införs en totaltrycksmottagare i ventilationssystemet: vid flera punkter i sektionen i tur och ordning - minst 3. Medelresultatet beräknas från de erhållna värdena. För fläktar med fritt inlopp motsvarar Pp-inlopp det omgivande trycket och övertrycket i detta fall är lika med noll.

Diagram över den totala tryckmottagaren: 1 - mottagningsrör, 2 - tryckgivare, 3 - bromskammare, 4 - hållare, 5 - ringformad kanal, 6 - framkant, 7 - inloppsgaller, 8 - normalisator, 9 - utsignalinspelare , α - vinkel på topparna, h - dalarnas djup

Om du mäter ett starkt luftflöde bör trycket bestämma hastigheten och sedan jämföra det med tvärsnittsstorleken. Ju högre hastighet per ytenhet och ju större området är, desto effektivare är fläkten.

Fullt tryck vid utloppet är ett komplext koncept. Utflödesströmmen har en icke-enhetlig struktur, vilket också beror på driftsättet och typ av enhet. Utloppsluften har zoner för returrörelse, vilket komplicerar beräkningen av tryck och hastighet.

Det kommer inte att vara möjligt att fastställa en regelbundenhet för tiden för en sådan rörelse. Inhomogeniteten i flödet når 7-10 D, men indikatorn kan minskas genom att korrigera galler.

Prandtl-röret är en förbättrad version av Pitot-röret: mottagare tillverkas i två versioner - för hastigheter mindre än 5 m / s

Ibland finns det en roterande armbåge eller en avrivningsdiffusor vid ventilationsanordningens utlopp. I det här fallet blir flödet ännu mer inhomogent.

Huvudet mäts sedan enligt följande metod:

1. Den första sektionen väljs bakom fläkten och skannas med en sond. Vid flera punkter mäts det genomsnittliga totala huvudet och produktiviteten. Det senare jämförs sedan med ingångsprestanda.
2. Vidare väljs en ytterligare sektion - i närmaste raka sektion efter att ventilationsanordningen lämnats. Från början av ett sådant fragment mäts 4-6 D, och om sektionens längd är mindre, väljs en sektion vid den mest avlägsna punkten. Ta sedan sonden och bestäm produktiviteten och det genomsnittliga totala huvudet.

De beräknade förlusterna i sektionen efter fläkten subtraheras från det genomsnittliga totala trycket vid den ytterligare sektionen. Det totala utloppstrycket erhålls.

Sedan jämförs prestanda vid inloppet, liksom vid första och ytterligare avsnitt vid utloppet. Ingångsindikatorn bör betraktas som korrekt och en av utgångarna bör betraktas närmare i värde.

Det kanske inte finns ett linjärt segment med önskad längd. Välj sedan ett tvärsnitt som delar upp ytan som ska mätas i delar med förhållandet 3 till 1. Närmare fläkten ska vara den större av dessa delar. Mätningar bör inte göras i membran, spjäll, utlopp och andra anslutningar med luftstörning.

Tryckfall kan registreras med tryckmätare, tryckmätare i enlighet med GOST 2405-88 och differenstrycksmätare i enlighet med GOST 18140-84 med en noggrannhetsklass på 0,5-1,0

För takfläktar mäts Pp endast vid inloppet och det statiska bestäms vid utloppet. Höghastighetsflödet efter ventilationsanordningen går nästan helt förlorat.

Vi rekommenderar också att du läser vårt material om valet av rör för ventilation.

Grundläggande koncept

Man måste komma ihåg att trycket i värmesystemet endast innebär en parameter där endast övervärdet tas med i beräkningen, utan att ta hänsyn till det atmosfäriska. Egenskaperna hos termiska enheter tar hänsyn till exakt dessa data. Beräknade data tas utifrån allmänt accepterade rundade konstanter. De hjälper till att förstå hur värmen mäts:

0,1 MPa motsvarar 1 bar och är ungefär lika med 1 atm

Det kommer att finnas ett litet fel vid mätning i olika höjder över havet, men vi försummar extrema situationer.

Begreppet driftstryck i ett värmesystem innehåller två betydelser:

• statisk;
• dynamisk.

Statiskt tryck är en kvantitet som bestäms av vattenkolonnens höjd i systemet. Vid beräkning är det vanligt att anta att en tio meters höjning ger ytterligare 1 amt.

Dynamiskt tryck injiceras av cirkulationspumpar och rör kylvätskan längs linjerna. Det bestäms inte enbart av pumpparametrarna.

En av de viktiga frågorna som uppstår vid utformningen av ett kopplingsschema är vad som är trycket i värmesystemet. För att svara måste du ta hänsyn till sättet att cirkulera:

• Under förhållanden med naturlig cirkulation (utan vattenpump) är det tillräckligt att ha ett litet överskott över det statiska värdet så att kylvätskan cirkulerar oberoende genom rör och radiatorer.
• När en parameter bestäms för system med tvångsvattenförsörjning måste dess värde nödvändigtvis vara betydligt högre än den statiska för att maximera systemets effektivitet.

Vid beräkning är det nödvändigt att ta hänsyn till de tillåtna parametrarna för enskilda element i kretsen, till exempel effektiv drift av radiatorer under högt tryck. Så gjutjärnssektioner tål i de flesta fall inte ett tryck på mer än 0,6 MPa (6 atm).

Lanseringen av värmesystemet i en byggnad med flera våningar är inte komplett utan installerade tryckregulatorer på de nedre våningarna och ytterligare pumpar som höjer trycket på de övre våningarna.

Kontroll- och redovisningsmetodik

För att kontrollera trycket i ett privat hus eller i din egen lägenhet är det nödvändigt att installera tryckmätare i ledningarna. De tar bara hänsyn till överskottet av värdet över den atmosfäriska parametern. Deras arbete bygger på deformationsprincipen och Bredan-röret. För mätningar som används vid drift av ett automatiskt system är enheter som använder en typ av elektrisk kontakt typ lämpliga.

Tryck i systemet i ett privat hus

Insättningsparametrarna för dessa sensorer regleras av den statliga tekniska tillsynen. Även om det inte förväntas någon kontroll av tillsynsmyndigheterna är det lämpligt att följa reglerna för att säkerställa en säker drift av systemen.

Manometern sätts in med trevägsventiler. De låter dig rensa, nollställa eller byta ut element utan att störa uppvärmningen.

Minskat tryck

Om trycket i uppvärmningssystemet i en byggnad med flera våningar eller i en privat byggnad sjunker, är den främsta orsaken i denna situation den möjliga tryckavlastningen av uppvärmningen i något område. Kontrollmätningar utförs med avstängda cirkulationspumpar.

Problemområdet måste lokaliseras och det är också nödvändigt att identifiera den exakta platsen för läckan och eliminera den.

Tryckparametern i flerbostadshus kännetecknas av ett högt värde, eftersom det är nödvändigt att arbeta med en högvattenpelare. För en byggnad med nio våningar måste du hålla cirka 5 atm, medan man i källaren visar siffror i intervallet 4-7 atm. På vägen till ett sådant hus måste huvudvärmen ha 12-15 atm.

Det är vanligt att hålla arbetstrycket i ett privat huss värmeanläggning på en nivå av 1,5 atm med kall kylvätska, och vid uppvärmning stiger det till 1,8-2,0 atm.

När värdet för tvångssystem faller under 0,7-0,5 atm, blockeras pumparna för pumpning. Om trycknivån i uppvärmningssystemet i ett privat hus når 3 atm, kommer det i de flesta pannor att uppfattas som en kritisk parameter vid vilken skyddet kommer att fungera och blöder bort överflödigt kylvätska automatiskt.

Tryckstegring

Detta evenemang är mindre vanligt, men du måste också förbereda dig för det. Den främsta anledningen är problemet med kylvätskans cirkulation. Vid någon tidpunkt står vattnet praktiskt taget stilla.

Ökningstabell för vattenvolym vid uppvärmning

Anledningarna är följande:

• det finns en konstant påfyllning av systemet, på grund av vilket en extra volym vatten kommer in i kretsen;
• påverkan av den mänskliga faktorn sker, på grund av vilken ventilerna eller genomströmningsventilerna blockerades i något område;
• det händer att den automatiska regulatorn stänger av flödet av kylvätska från katalysatorn, en sådan situation uppstår när automatiseringen försöker sänka vattentemperaturen;
• ett sällsynt fall är blockering av kylvätskepassagen genom en luftsluss; i denna situation räcker det att blöda bort lite av vattnet genom att ta bort luften igenom.

Som referens. Vad är Mayevskys kran. Detta är en anordning för avluftning av luft från radiatorer med centralvattenuppvärmning, som kan öppnas med en speciell skiftnyckel, i extrema fall med en skruvmejsel. I vardagen kallas det en ventil för att blöda luft från systemet.

Hanterar tryckfall

Trycket i värmesystemet i en byggnad med flera våningar, såväl som i ditt eget hus, kan hållas på en stabil nivå utan signifikanta skillnader. För detta används extrautrustning:

• luftkanalsystem;
• expansionsbehållare av öppen eller sluten typ

• nödutloppsventiler.

Anledningarna till att tryckfall förekommer är olika. Oftast finns dess minskning.

VIDEO: Tryck i pannans expansionsbehållare

Funktioner för att beräkna trycket

Mätning av tryck i luft kompliceras av dess snabbt föränderliga parametrar. Manometrar ska köpas elektroniskt med funktionen att beräkna de resultat som erhållits per tidsenhet. Om trycket hoppar kraftigt (pulserar) kommer spjäll att vara till nytta, vilket utjämnar skillnaderna.

Följande mönster bör komma ihåg:

• totaltryck är summan av statisk och dynamisk;
• det totala fläkthuvudet måste vara lika med tryckförlusten i ventilationsnätet.

Det är enkelt att mäta det statiska utloppstrycket. För att göra detta, använd ett rör för statiskt tryck: ena änden sätts in i differenstrycksmätaren och den andra riktas in i sektionen vid fläktens utlopp. Det statiska huvudet används för att beräkna flödeshastigheten vid ventilationsanordningens utlopp.

Det dynamiska huvudet mäts också med en differenstrycksmätare. Pitot-Prandtl-rör är anslutna till dess anslutningar. Till den ena kontakten - ett rör för fullt tryck och till den andra - för statisk. Resultatet kommer att motsvara det dynamiska trycket.

För att ta reda på tryckförlusten i kanalen kan flödesdynamiken övervakas: så snart lufthastigheten stiger stiger ventilationsnätets motstånd. Trycket går förlorat på grund av detta motstånd.

Vindmätare och varmvalsmätare mäter flödeshastigheten i kanalen vid värden upp till 5 m / s eller mer, anemometern bör väljas i enlighet med GOST 6376-74

Med en ökning av fläkthastigheten sjunker det statiska trycket och det dynamiska trycket ökar i proportion till kvadraten för ökningen av luftflödet. Det totala trycket ändras inte.

Med en korrekt vald enhet ändras det dynamiska huvudet i direkt proportion till flödeshastighetens kvadrat och det statiska huvudet förändras i omvänd proportion. I detta fall är mängden luft som används och belastningen på elmotorn, om de växer, obetydlig.

Några krav för elmotorn:

• lågt startmoment - på grund av att strömförbrukningen ändras i enlighet med förändringen i antalet varv som levereras till kuben;
• stort lager;
• arbeta med maximal effekt för större besparingar.

Fläktens effekt beror på det totala huvudet samt på effektiviteten och luftflödet. De två sista indikatorerna korrelerar med ventilationssystemets genomströmning.

I designfasen måste du prioritera. Ta hänsyn till kostnader, förluster av användbar volym, bullernivå.

Bernoullis ekvation av stillastående rörelse

En av de viktigaste ekvationerna för hydromekanik erhölls 1738 av den schweiziska forskaren Daniel Bernoulli (1700 - 1782). Han var den första som beskrev rörelsen för en idealvätska uttryckt i Bernoulli-formeln.

En ideal vätska är en vätska i vilken det inte finns några friktionskrafter mellan elementen i en ideal vätska, liksom mellan en ideal vätska och väggarna i ett kärl.

Ekvationen av stationär rörelse, som bär hans namn, har formen:

där P är vätskans tryck, ρ är densiteten, v är rörelsehastigheten, g är tyngdacceleration, h är höjden på vilken vätskans element är beläget.

Betydelsen av Bernoulli-ekvationen är att inuti ett system fyllt med vätska (en sektion av en rörledning) är den totala energin för varje punkt alltid oförändrad.

Bernoulli-ekvationen har tre termer:

• ρ⋅v2 / 2 - dynamiskt tryck - kinetisk energi per enhetsvolym av drivvätskan;
• ρ⋅g⋅h - vikttryck - potentiell energi per volymenhet vätska;
• P - statiskt tryck, av sitt ursprung är arbetet med tryckkrafter och representerar inte en reserv av någon speciell typ av energi ("tryckenergi").

Denna ekvation förklarar varför i smala rörsektioner flödeshastigheten ökar och trycket på rörväggarna minskar. Det maximala trycket i rören ställs in exakt på den plats där röret har störst tvärsnitt. Smala delar av röret är säkra i detta avseende, men i dem kan trycket sjunka så mycket att vätskan kokar, vilket kan leda till kavitation och förstörelse av rörmaterialet.

Kontrollera att värmesystemet är tätt

För att säkerställa effektiv och tillförlitlig drift av värmesystemet kontrolleras inte bara kylvätskans tryck utan också utrustningen testas för läckage. Hur detta händer kan ses på bilden. Som ett resultat är det möjligt att kontrollera förekomsten av läckor och förhindra att utrustningen går sönder vid det mest avgörande ögonblicket.

Täthetskontrollen utförs i två steg:

• kallvattentest. Rörledningar och batterier i en byggnad med flera våningar fylls med kylvätska utan att värma upp det och tryckavläsningarna mäts. Dessutom kan dess värde under de första 30 minuterna inte vara mindre än standard 0,06 MPa. Efter två timmar kan förlusterna inte vara mer än 0,02 MPa. I avsaknad av vindbyar kommer värmesystemet i en höghus att fortsätta fungera utan problem.
• testa med het kylvätska. Värmesystemet testas innan värmesäsongen börjar. Vatten levereras under ett visst tryck, dess värde bör vara det högsta för utrustningen.

För att uppnå det optimala tryckvärdet i värmesystemet är det bäst att överlåta beräkningen av systemet för dess arrangemang till specialister inom värmeteknik. Anställda på sådana företag kan inte bara utföra lämpliga tester utan också tvätta alla dess element.

Testning utförs innan värmeapparaten startas, annars kan kostnaden för ett fel vara för dyrt, och som ni vet är det ganska svårt att eliminera en olycka vid temperaturer under noll.

Hur bekvämt du kan bo i varje rum beror på tryckparametrarna i värmeförsörjningskretsen i en flervåningsbyggnad. Till skillnad från sitt eget hemägande med ett autonomt värmesystem i en höghus har lägenhetsägare inte möjlighet att självständigt reglera värmestrukturens parametrar, inklusive temperatur och kylvätsketillförsel.

Men invånare i flervåningsbyggnader kan, om de vill, installera sådana mätanordningar som tryckmätare i källaren och, i fall av minsta tryckavvikelse från normen, rapportera detta till lämpliga verktyg. Om konsumenterna efter alla åtgärder fortfarande är missnöjda med temperaturen i lägenheten, bör de kanske överväga att organisera alternativ uppvärmning.

Som regel överstiger trycket i rörledningarna till inhemska flervåningsbyggnader inte gränsvärdena, men ändå kommer installationen av en enskild manometer inte vara överflödig.

teplospec.com

Test tryck

Invånare i flerbostadshus vet hur verktyg tillsammans med specialister från energiföretag kontrollerar kylvätskans tryck i värmesystemet. Vanligtvis, innan början av värmesäsongen, levererar de ett kylvätska till rören och batterierna under tryck, vars värde närmar sig kritiska nivåer.

De använder tryck när de testar ett värmesystem för att testa prestanda hos alla element i en värmeförsörjningsstruktur under extrema förhållanden och ta reda på hur effektivt värme kommer att överföras från ett pannrum till en flervåningsbyggnad.

När värmeanläggningens testtryck appliceras, faller dess element ofta i nödläge och kräver reparation, eftersom slitna rör börjar läcka och hål bildas i radiatorerna. Tidig utbyte av föråldrad värmeutrustning i lägenheten hjälper till att undvika sådana problem.

Under testerna övervakas parametrarna med hjälp av specialanordningar installerade på de lägsta (vanligtvis en källare) och högsta (vinden) punkterna i en höghus. Alla mätningar analyseras vidare av specialister. Om det finns avvikelser är det nödvändigt att hitta problemen och åtgärda dem omedelbart.