теория и практика — МС ГРУПП
Регистр отопления – водо-воздушный трубчатый теплообменник, используемый в качестве отопительного прибора в системах водяного отопления в жилых и нежилых помещениях. Регистры конструктивно проще и дешевле радиаторов отопления, они надежны и неприхотливы в работе, доступны для самостоятельного изготовления. Однако для достижения высокой эффективности системы отопления необходимо правильно рассчитать, подобрать и смонтировать регистры. Эти вопросы подробно рассмотрены в данной статье.
Регистры отопления – простое и доступное решение для отопления домов и нежилых помещений
Виды регистров отопленияКонструктивно все регистры отопления являются простыми трубчатыми теплообменниками типа «вода-воздух», которые отдают тепло за счет конвекции (в меньшей степени) и излучения (в большей степени). Однако на практике реализация функций этих приборов может достигаться различными путями, что обуславливает различие в конструкции регистров и материалах изготовления, способах соединения и подключения, дополнительному функционалу и т.
Существует два основных конструктивных типа регистров отопления:
- Секционные;
- Змеевиковые (S-образные).
Типы регистров отопления
Секционный регистр отопления состоит из ряда параллельных труб (от 2 до 5) одинакового диаметра, заваренных с торцов, и соединенных друг с другом поперечными перемычками из труб меньшего диаметра. Эта конструкция наиболее проста в изготовлении, однако она обладает невысокими эстетическими качествами. Соединение труб в регистрах данного типа может осуществляться двумя способами:
- Колонка – перемычки расположены с обеих сторон всех труб;
- Нитка – по одной перемычке между каждой парой труб (создается один непрерывный поток теплоносителя).
Способы соединения труб в приборах секционного типа
Змеевиковый регистр отопления состоит из ряда параллельных труб, соединенных торцевыми полукруглыми перемычками того же диаметра.
Также змеевик может изготавливаться из одной трубы путем ее гибки – обычно этот способ используется для производства полотенцесушителей и регистров малых размеров.По способу подключенияРегистры могут подключаться к системе отопления тремя способами:
- Диагональное подключение – ввод в верхней точке, вывод в нижней точке, вода проходит по всему регистру, чем достигается наибольшая теплоотдача и эффективность всего прибора;
- Нижнее подключение – ввод и вывод расположены снизу, эффективность регистра понижается, однако такое подключение позволяет улучшить эстетические качества конструкции;
- Верхнее подключение – ввод и вывод расположены сверху, такое подключение наименее эффективно, оно используется только в случае крайней необходимости.
Наиболее эффективная схема подключения регистра отопления (диагональная)
Приборы изготавливаются из различных материалов:
- Стальные трубы гладкие и с оребрением – стандартные электросварные или бесшовные трубы с покрытием (цинковым) или без него;
- Чугунные трубы гладкостенные и с оребрением – специальные трубы, обладающие увеличенной площадью поверхности;
- Трубы круглого сечения и профильные из нержавеющей стали;
- Трубы круглого сечения и профильные из цветных металлов – меди, алюминия.
Наиболее часто используются гладкостенные трубы диаметром 48 – 159 мм из стали различных марок, легко поддающиеся сварке и механической обработке (именно такие регистры чаше встречаются в продаже). Реже находят применение регистры из нержавеющей трубы, обычно они изготавливаются гнутьем без применения сварки. Чугунные регистры также находят относительно небольшое применение, так как они тяжелы, имеют невысокие эстетические качества и практически не поддаются ремонту. Регистры из цветных металлов наиболее дорогие и находят ограниченное применение в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокие эстетические качества помещения.
Регистр отопления из трубы с оребрением
По функционалуОсновная масса регистров не имеет дополнительного функционала – это простые трубы, в которых могут быть предусмотрены кран Маевского, кран для очистки от отложений, штуцеры для отвода горячей воды и т.д. Но некоторое распространение получили автономные передвижные отопительные приборы, выполненные в виде регистров со встроенными электронагревателями. Такие приборы являются интересным решением для отопления хозяйственных построек, гаражей, производственных и иных нежилых помещений.
Расчет регистров отопленияПри расчете количества, типа и расположения регистров в помещении необходимо учитывать массу параметров: климат региона, объем помещения, высоту потолков, площадь внешних стен и их ориентация относительно сторон горизонта, этажность здания и расположение помещения относительно других отапливаемых/неотапливаемых помещений, наличие и площадь окон и дверей, теплотехнические характеристики здания (материал стен, наличие теплоизолятора) и т.д. Точные расчеты производятся соответствующими специалистами, однако для частного домостроения достаточно воспользоваться приблизительной оценкой.
Для расчета тепловой мощности, которой должны обладать регистры, необходимо воспользоваться данными о тепловых потерях помещения. Тепловые потери считаются на квадратный метр площади помещения, в среднем они имеют следующие значения:
- Комната с одной внешней стеной и одним окном – около 100 Вт/кв. м;
- Комната с двумя внешними стенами и одним окном – около 120 Вт/кв. м;
- Комната с двумя внешними стенами и двумя окнами – около 130 Вт/кв. м.
Для компенсации потерь тепловая мощность отопительных приборов должна быть на 20% (для северных регионов – на 40%) выше найденных значений.
Тепловая мощность прибора отопления рассчитывается по формуле:
Q = K·F·∆t·0,9
где Q – тепловая мощность (Вт), K – коэффициент теплопередачи (Вт/(кв. м·°C), зависит от материала трубы, типа теплоносителя и некоторых конструктивных особенностей), F – площадь поверхности трубы (кв. м, для труб круглого сечения рассчитывается по формуле πdl, где π – 3,14, d – диаметр трубы и l – длины трубы), ∆t – разница температур, 0,9 – коэффициент для многорядных регистров (с числом рядов от 2 и выше), при расчете тепловой мощности одной трубы данный коэффициент не используется.
В домах малой этажности и площади разница температур в среднем составляет 60 – 70 °C, при этом коэффициент теплопередачи многорядных регистров из труб диаметром до 50 мм составляет 12,8 Вт/(кв.
Разнообразие регистров отопления позволяет подобрать прибор для любых помещений и сооружений
Нетрудно посчитать, что теплопотери небольшой комнаты площадью 10 кв. м с одной внешней стеной и одним окном составляют около 1000 Вт – для такого помещения необходимы регистры с тепловой мощностью 1200 Вт. При наличии длинной стены с окном такую мощность можно получить от одного 4-рядного регистра длиной 3 м из труб диаметром 57 мм. Но чаще всего стены с окнами имеют малую длину, поэтому можно использовать один 4-рядный регистр длиной 1,5 м из труб диаметром 108 мм. Разумеется, можно подобрать и приборы с иными параметрами – они рассчитываются по указанной выше формуле, а при использовании покупных регистров следует использовать информацию из паспорта к прибору.
Особо следует указать, что змеевиковые регистры при одинаковых размерах обладают большей мощностью, чем секционные. Например, для указанного помещения подойдет змеевиковый 4-рядный регистр длиной 2,5 м из труб диаметром 57 мм или 3-рядный регистр длиной 1,5 м из труб диаметром 108 мм. Разница весьма ощутимая, она сказывается и на стоимости прибора.
Монтаж регистров отопленияПри монтаже регистров отопления необходимо учитывать ряд рекомендаций общего характера:
- Регистры располагаются на стенах с окнами;
- Наиболее эффективно применение регистров в многотрубных системах отопления;
- Каждый регистр на входе и выходе должен иметь краны;
- В верхней точке регистра необходимо предусмотреть кран Маевского.
Основные типы систем отопления частного дома
Обычно регистры имеют большую массу, поэтому для них необходимо предусмотреть надежные крепления к стене с помощью стальных кронштейнов. Соединение с системой отопления может осуществляться сваркой, однако в ряде случаев удобнее воспользоваться резьбовыми соединениями. Приборы рекомендуется покрывать термостойкой краской, однако слой ее не должен быть слишком большим. В дальнейшем регистры отопления необходимо регулярно осматривать и в случае необходимости выполнять ремонт или замену.
Расчет количества регистров отопления — Система отопления
» Расчеты отопления
Абсолютно в любой части нашей стране нужно в холодное время года отапливать дом. Любой здравомыслящий человек может разобраться: что сделать, чтобы улучшить систему квартиры. Трудно вообразить жизнь проживающего в России без отопительного комплекса коттеджа. Все знают, что источники тепла перманентно дорожают. На сайте Sistema-Otopleniya.ru представлено множество комплексов отопления квартиры, которые используют исключительно различные способы извлечения тепла. Каждую систему получения тепла рекомендуется монтировать гибридно или самостоятельно.
Регистром называют трубу достаточно большого диаметра, протянутую вдоль стен отапливаемой комнаты.
Схема работы регистров отопления.
Это один из основных элементов отопительной системы. Труба может быть не одна. Если количество труб составляет от 2 до 5, то они соединяются параллельно в батареи с помощью сварки. Регистры для системы отопления обычно изготавливаются из труб диаметром от 25 мм и выше. Такая конструкция очень надежна: при качественно проведенных сварочных работах может без ремонта прослужить до 30 лет, способна обогреть помещения большой площади. Недостатками являются: непрезентабельный внешний вид, низкая теплоотдача, сложность монтажа из-за использования сварки, высокая стоимость материалов.
Регистры отопления бывают змеевиковые и секционные. Змеевиковые состоят из одной трубы, секционные — из нескольких. Расстояние между отдельными секциями должно превышать диаметр труб на 50 мм.
Эти устройства довольно эффективны, не уступают по степени теплопередачи обычному конвектору. Поверхность их легко чистить.
Часто в описании технических характеристик приборов отопления встречается слово «конвекция». Чем выше уровень конвекции, тем меньше уровень комфорта. Чем выше температура теплоносителя, тем выше износ системы. Лучше выбирать те приборы, которые обладают меньшим уровнем конвенции.
Область применения регистров
Схема секционного регистра из стальных труб.
В последние годы подобные регистры являются основой отопительной системы на различных предприятиях. Они просты в монтаже, очень надежны и долговечны, обладают высокой теплоотдачей. При необходимости из нескольких труб сваривается единая система обогрева. Соединение отдельных труб в систему лучше выполнять металлопластиковыми трубами диаметром от 25 до 32 мм.
Отопительные регистры применяются для отопления жилых, складских и производственных помещений. Чаще всего они устанавливаются в местах с высокими требованиями к санитарной и противопожарной безопасности.
Применяются регистры отопления для обогрева квартир и отдельных помещений. В частных домах они используются реже, так как появилось много альтернативных приборов отопления, которые лучше вписываются в интерьер.
Расчет регистров
При известной площади помещения, диаметре и длине труб можно рассчитать количество регистров для обеспечения комфортной температуры. При высоте помещения 3 м каждый погонный м трубы способен обогреть площадь:
Внешний диаметр трубы (мм) Площадь обогрева (м²)
- 25 — 0,5;
- 32 — 0,56;
- 40 — 0,69;
- 57 — 0,94;
- 76 — 1,19;
- 89 — 1,37;
- 110 — 1,66;
- 133 — 2;
- 159 — 2,43.
Схема монтажа водяного отопления с электроподогревом.
Чтобы согреть 1 м² площади комнаты, нужно:
- 2 м трубы, имеющей диаметр 1/2 дюйма;
- 1,5 м трубы, имеющей диаметр ¾ дюйма;
- 1 м трубы, имеющей диаметр 1 дюйм.
Эти данные помогут в решении вопроса о том, какие трубы лучше выбрать в той или иной ситуации для изготовления регистров.
После выполнения расчетов может оказаться, что для обогрева достаточно одного полотенцесушителя в ванной комнате и магистральной трубы большого диаметра в другом помещении.
Разновидности регистров
Проблема замены радиаторов системы отопления возникает перед многими владельцами квартир и частных домов. Хочется соблюсти дизайн помещения, сэкономить средства, обеспечить тепло и комфорт. Для достижения этих целей следует выбирать надежные, безопасные и долговечные радиаторы. Вопрос стоимости тоже нельзя отбросить в сторону.
Системы отопления, в том числе радиаторы и регистры, бывают отечественные и импортные, стационарные и переносные. Они могут быть изготовлены из разных материалов. Регистры бывают алюминиевые, чугунные, биметаллические. Все они имеют свои достоинства, но и недостатков тоже хватает у каждого.
Биметаллические радиаторы изготавливаются из 2-х разных металлов. Внутри находятся медные или стальные трубы. Снаружи они закрыты алюминиевым корпусом, поэтому и похожи на алюминиевые. Их легко перепутать. Со стороны все это смотрится единой монолитной конструкцией. Плюс — высокая теплопередача. Алюминиевые покрытия могут быть с разнообразными орнаментами. Минус — высокая цена.
- Алюминиевые радиаторы очень похожи внешне на биметаллические. Стоят они дешевле, но не предназначены для установки в системе центрального отопления. Их предназначение — обогрев частного дома. Причина: алюминий имеет непосредственный вредоносный для него контакт с химическими включениями в воде центрального отопления. Алюминиевые радиаторы снаружи могут украшаться литыми изящными узорами. Плюсы: цена несколько ниже биметаллических и чугунных радиаторов. Недостатки: предрасположенность к коррозии, некоторые ограничения в применении.
- Панельные радиаторы — сравнительно новые отопительные приборы. Очень популярны в США, в ряде европейских стран. Отличаются большой площадью теплопередачи, высокой степенью надежности.
Переносные регистры
Схемы трубчатых радиаторов.
Для отопления не очень больших помещений иногда используют регистры, называемые в народе самоварами. Работают они автономно за счет установленных в них ТЭНов. Предназначены такие регистры для временного нагрева и поддержания температуры в помещении гаража, предбанника, другой хозяйственной постройки. Заполняются они трансформаторным маслом, ТОСОЛом и другими незамерзающими жидкостями. Такая система может быть стационарной и переносной.
Отопительный регистр мобильного типа — это стальная конструкция из гладкостенной трубы. Диаметр трубы обычно составляет 80-120 мм. Количество секций — 2-5. Конструкция включает в себя встроенный ТЭН мощностью 1,2-3 кВт. С лучшей стороны зарекомендовали себя нагревательные элементы производства Италии, Польши, Германии и Австрии.
Регистры серии РО — автономные отопительные приборы. Они заполняются водой или антифризом. ТЭН, оснащенный терморегулятором и термостатом, нагревает жидкость до температуры около 80°С. Такой нагревательный прибор легко переносится на другое место и автоматически поддерживает заданную температуру. Он пожаробезопасен. На трубах разрешается сушить одежду, различные материалы. Отлично работает в складах, офисах, ангарах, гаражах и так далее.
Наиболее распространенные модели переносных регистров выполнены из трех секций труб диаметром 108 мм. Некоторые их характеристики:
- Модель РО 2000/2. Объем 50 л. Площадь отопления 50-60 м². Мощность ТЭНа 2 кВт.
- Модель РО 1500/1,5. Объем 40 л. Площадь отопления 40 м². Мощность ТЭНа 1,5 кВт.
- Модель РО 1000/1.2. Объем 30 л. Площадь отопления 25-30 м². Мощность ТЭНа 1,2 кВт.
В области создания систем отопления и регистров для них продолжаются разработки новых моделей. Какие из них выбрать для своей квартиры, дома или офиса — решать владельцам помещения.
Источник: http://1poteply.ru/radiatory/vibor/kakie-registry-otopleniya-luchshe.html
Расчет регистров отопления
Когда монтируется система отопления на радиаторах, хозяев часто интересует расчет регистров отопления, чтобы их не было слишком мало (будет холодно) или слишком много (будет жарко и дорого обойдется).
1. Для квартиры или частного дома нет необходимости высчитывать точную цифру, так как само конкретное значение температуры маловажно. Главное, чтобы температура была оптимальной.
2. Самый простой расчет на глаз – одна секция на 2 кв. м. (алюминий или чугун), одна секция на 1,5 кв. м. (биметалл).
3. Если потолок выше 3 метров – добавляется одна секция. Если комната угловая – добавляется одна секция. Если имеется балкон – добавляется одна или две секции (зависит от того, утеплен балкон или нет).
4. Для квартир можно рассчитывать всегда по такой схеме независимо от климата, так как температуру подачи воды регулирует коммунальная служба.
5. В частных домах такой расчет не подходит, так как обычно подается очень горячая вода в радиаторы, что дает сильный перегрев, если дом находится в теплых регионах. Следует грамотно рассчитать теплопотери комнаты и теплоотдачу одной секции, затем первое разделить на второе.
6. Также всегда можно воспользоваться разными онлайн-калькуляторами. Они попросят ввести некоторые простые данные и подсчитают нужное количество секций.
Источник: http://otoplenie-wizard.ru/%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%87%D0%B5%D1%82-%D1%80%D0%B5%D0%B3%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2-%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F/
Смотрите также:
- Расчет количества секций отопления
- Расчет количества тепла на отопление
27 октября 2022 года
Развертывание калькулятора
- Дом
- Предварительный просмотр
- Скачать
- Регистр
- Подписаться
- Контакт
- Трубопроводная сеть
- Калькуляторы
- Дом
- Развертывания
доступно и объяснено
Чтобы пользоваться услугами этого веб-сайта, вы должны включить java-скрипт в своем браузере.
онлайн
запуск из браузера
Развертывание онлайн-калькулятора дает вам самый простой способ доступа и запуска пользоваться калькулятором. Для этого развертывания требуется веб-браузер с javascript. техподдержка и подключение к интернету. Вы можете использовать калькуляторы с любого компьютера подключен к Интернету с вашим именем пользователя и паролем. Расчеты выполняются на на стороне сервера, поэтому вы можете столкнуться с небольшой задержкой в отображении результатов.
веб-запуск
запуск с Java™
Развертывание калькулятора Web Start дает вам возможность использовать калькулятор с вашего компьютера и загрузите его на жесткий диск. Использовать Для этого развертывания вам потребуется среда выполнения Java™ на вашем компьютере. Вы можете прочитать полную инструкцию здесь. Это развертывание дает вам простой способ обновить калькулятор до последней доступной версии. версию, так как технология Web Start сделала эту функциональность простой и удобной.
загрузить
запустить с рабочего стола
Как только вы загрузите калькулятор на свой компьютер, вы сможете установить это как любое другое родное приложение. Вы будете проинформированы, если новая версия доступна, так что вы можете скачать новую версию и установить ее. Перед установкой новую версию надо удалить — удалите старую. Эта версия развертывания сейчас доступно только для пользователей 64-разрядной версии Windows™. Размер загружаемого файла значительно выше по сравнению с запуском через Интернет.
Android
запуск с телефона
Имя говорит само за себя. Найдите доступные калькуляторы в Google Play. Только три На данный момент доступны калькуляторы для Android, но, к сожалению, для iOS их нет.
Доступность калькулятора для конкретного развертывания
онлайн запуск из браузера | веб-запуск запуск с Java™ | скачать начать с рабочего стола | Android запуск с телефона | |
Диаметр трубы | ||||
Падение давления | ||||
Падение давления газа | ||||
Падение давления воздуха | ||||
Падение давления природного газа | ||||
Отвод газа | ||||
Газорегулирующий клапан | ||||
Регулирующий клапан | ||||
Принцип Бернулли | ||||
Номер Рейнольдса | ||||
Диафрагма | ||||
Трубка Вентури | ||||
Форсунка | ||||
Зонд Прандтля | ||||
Тепловая энергия | ||||
Тепловая энергия сжигания | ||||
Размер трубы для сжиженного нефтяного газа | ||||
К — сопротивление | ||||
Удельный вес |
Поток в трубе
Читать на этой странице
- Диаметр
- Ламинарный/турбулентный
- Число Рейнольдса
- Принцип Бернулли
- Формула Дарси
- Трение
- Динамическое/общее давление
- Тепловая энергия
Если вам нужен быстрый расчет, но вы еще не знаете, как пользоваться калькулятором, вы Вы можете заказать услугу расчета у разработчика калькулятора.
Услуга расчета заказа
Средняя скорость потока жидкости и диаметр трубы для известного расхода
Скорость жидкости в трубе неравномерна по площади сечения. Поэтому используется средняя скорость, и она рассчитывается по уравнение неразрывности для установившегося потока в виде:
Калькулятор диаметра трубы
Рассчитайте диаметр трубы для известного расхода и скорости. Рассчитайте скорость потока для известного диаметра трубы и скорости потока. Преобразование объемного расхода в массовый. Рассчитайте объемный расход идеального газа при различных условиях давления и температуры.
- Калькулятор
Диаметр трубы можно рассчитать, если объемный расход и скорость известны как:
где: D — внутренний диаметр трубы; q — объемный расход; v — скорость; А — площадь поперечного сечения трубы.
Если массовый расход известен, то диаметр можно рассчитать как:
где: D — внутренний диаметр трубы; w — массовый расход; ρ — плотность жидкости; v — скорость.
Простой расчет диаметра трубы
Взгляните на эти три простых примера и узнайте, как с помощью калькулятора рассчитать диаметр трубы для известного расхода жидкости и желаемого расхода жидкости.
Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости в трубе, критическая скорость
Если скорость жидкости внутри трубы мала, то линии тока будут прямыми параллельными линиями. Так как скорость жидкости внутри труба постепенно увеличивается, линии тока будут оставаться прямыми и параллельными стенке трубы, пока не будет достигнута скорость когда линии тока будут колебаться и внезапно превращаться в рассеянные узоры. Скорость, с которой это происходит, называется «критическая скорость». При скоростях выше «критических» линии тока случайным образом распределяются по трубе.
Режим течения, когда скорость ниже «критической», называется ламинарным течением (или вязким, или обтекаемым течением). В ламинарном режиме потока скорость наибольшая на оси трубы, а на стенке скорость равна нулю.
При скорости больше «критической» режим течения турбулентный. В турбулентном режиме течения неравномерно беспорядочное движение частиц жидкости в направлениях, поперечных направлению основного потока. Изменение скорости турбулентного потока равно равномернее, чем в ламинарном.
При турбулентном режиме течения у стенки трубы всегда имеется тонкий слой жидкости, движущийся ламинарно. Этот слой называется пограничным слоем или ламинарным подслоем. Для определения режима течения используйте калькулятор чисел Рейнольдса.
Число Рейнольдса, турбулентное и ламинарное течение, скорость течения в трубе и вязкость
Характер течения в трубе согласно работе Осборна Рейнольдса зависит от диаметра трубы, плотности и вязкости. текущей жидкости и скорости потока. Используется безразмерное число Рейнольдса, представляющее собой комбинацию этих четырех переменными и может рассматриваться как отношение динамических сил массового потока к напряжению сдвига из-за вязкости. Число Рейнольдса равно:
где: D — внутренний диаметр трубы; v — скорость; ρ — плотность; ν — кинематическая вязкость; μ — динамическая вязкость;
Калькулятор числа Рейнольдса
Рассчитайте число Рейнольдса с помощью этого простого в использовании калькулятора. Определить, является ли течение ламинарным или турбулентный. Применяется для жидкостей и газов.
- Калькулятор
Это уравнение можно решить с помощью и калькулятор режима течения жидкости.
Течение в трубах считается ламинарным, если число Рейнольдса меньше 2320, и турбулентным, если число Рейнольдса больше 4000. Между этими двумя значениями находится «критическая» зона, где течение может быть ламинарным, турбулентным или процесс изменений и в основном непредсказуем.
При расчете числа Рейнольдса для эквивалентного диаметра некруглого поперечного сечения (четырехкратный гидравлический радиус d=4xRh) используется, и гидравлический радиус может быть рассчитан как:
Rh = площадь поперечного сечения потока / смоченный периметр
Это относится к квадратным, прямоугольным, овальным или круглым трубопроводам, если они не имеют полного сечения. Из-за большого разнообразия жидкостей, используемых в современных промышленных процессах, одно уравнение который можно использовать для потока любой жидкости в трубе, дает большие преимущества. Это уравнение — формула Дарси, но один фактор — коэффициент трения приходится определять экспериментально. Эта формула имеет широкое применение в области гидромеханики и широко используется на этом веб-сайте.
Уравнение Бернулли — сохранение напора жидкости
Если пренебречь потерями на трение и к трубопроводной системе не добавляется и не отбирается энергия, общий напор H, сумма напора, напора и скоростного напора будет постоянной для любой точки потока жидкости.
Это выражение закона сохранения напора для потока жидкости в трубопроводе или линии тока, известное как Уравнение Бернулли:
где: Z 1,2 — превышение над уровнем отсчета; р 1,2 — абсолютное давление; v 1,2 — скорость; ρ 1,2 — плотность; г — ускорение свободного падения
Уравнение Бернулли используется в нескольких калькуляторах на этом сайте, например калькулятор падения давления и расхода, Расходомер с трубкой Вентури и калькулятор эффекта Вентури и Калькулятор размера диафрагмы и скорости потока.
Течение в трубе и падение давления на трение, потеря энергии напора | Формула Дарси
Из уравнения Бернулли выводятся все другие практические формулы с модификациями, связанными с потерями и выигрышами энергии.
Как и в реальной системе трубопроводов, существуют потери энергии, и энергия добавляется к жидкости или забирается из нее. (с использованием насосов и турбин) они должны быть включены в уравнение Бернулли.
Для двух точек одной линии тока в потоке жидкости уравнение можно записать следующим образом:
где: Z 1,2 — превышение над уровнем отсчета; р 1,2 — абсолютное давление; v 1,2 — скорость; ρ 1,2 — плотность; ч л — потеря напора из-за трения в трубе; Н р — головка насоса; H T — головка турбины; г — ускорение свободного падения;
Течение в трубе всегда приводит к потерям энергии из-за трения. Потеря энергии может быть измерена как падение статического давления. в направлении потока жидкости двумя манометрами. Общее уравнение падения давления, известное как формула Дарси, выраженное в метрах жидкости:
где: h L — потеря напора из-за трения в трубе; ф — коэффициент трения; L — длина трубы; v — скорость; D — внутренний диаметр трубы; г — ускорение свободного падения;
Чтобы выразить это уравнение как падение давления в ньютонах на квадратный метр (Паскалях), замена соответствующих единиц приводит к:
Калькулятор падения давления
Калькулятор на основе уравнения Дарси. Рассчитать падение давления для известного расхода или рассчитать скорость потока для известного перепада давления. Включен расчет коэффициента трения. Подходит для ламинарного и турбулентного потока, круглого или прямоугольного воздуховода.
- Калькулятор
где: Δ p — падение давления из-за трения в трубе; ρ — плотность; ф — коэффициент трения; L — длина трубы; v — скорость; D — внутренний диаметр трубы; Q — объемный расход;
Уравнение Дарси можно использовать как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения и для любой жидкости в трубе. С некоторыми ограничениями, Уравнение Дарси можно использовать для газов и паров. Формула Дарси применяется, когда диаметр трубы и плотность жидкости постоянны и труба относительно прямая.
Коэффициент трения для шероховатости трубы и число Рейнольдса при ламинарном и турбулентном течении
Физические значения в формуле Дарси очень очевидны и могут быть легко получены, когда известны свойства трубы, такие как D — внутренняя часть трубы. диаметр, L — длина трубы и, когда известен расход, скорость можно легко рассчитать с помощью уравнения неразрывности. Единственное значение что необходимо определить экспериментально, так это коэффициент трения. Для ламинарного режима течения Re < 2000 можно рассчитать коэффициент трения, а для турбулентного режима течения, где Re > 4000, используются экспериментально полученные результаты. В критической зоне, где Рейнольдс число между 2000 и 4000, может возникнуть как ламинарный, так и турбулентный режим течения, поэтому коэффициент трения является неопределенным и имеет более низкую пределы для ламинарного потока и верхние пределы, основанные на условиях турбулентного потока.
Если течение ламинарное и число Рейнольдса меньше 2000, коэффициент трения можно определить по уравнению:
где: ф — коэффициент трения; Re — число Рейнольдса;
Когда поток турбулентный и число Рейнольдса выше 4000, коэффициент трения зависит от относительной шероховатости трубы. а также по числу Рейнольдса. Относительная шероховатость трубы – это шероховатость стенки трубы по сравнению с диаметром трубы э/д . Так как внутренняя шероховатость трубы фактически не зависит от диаметра трубы, трубы с меньшим диаметром трубы будут иметь более высокую шероховатость. относительная шероховатость, чем у труб большего диаметра, поэтому трубы меньшего диаметра будут иметь более высокий коэффициент трения чем трубы большего диаметра из того же материала.
Наиболее широко принятыми и используемыми данными для коэффициента трения в формуле Дарси является диаграмма Муди. На диаграмме Муди коэффициент трения можно определить на основе значения числа Рейнольдса и относительной шероховатости.
Падение давления является функцией внутреннего диаметра в пятой степени. Со временем эксплуатации внутренняя часть трубы покрывается грязью, окалиной, и часто целесообразно учитывать ожидаемые изменения диаметра. Также можно ожидать увеличения шероховатости по мере эксплуатации из-за коррозии или образования накипи со скоростью, определяемой материалом трубы. и характер жидкости.
Когда толщина ламинарного подслоя (ламинарный пограничный слой δ ) больше, чем шероховатость трубы e , поток называется потоком в гидравлически гладкой трубе, и можно использовать уравнение Блазиуса:
где: ф — коэффициент трения; Re — число Рейнольдса;
Толщина пограничного слоя может быть рассчитана на основе уравнения Прандтля как:
где: δ — толщина пограничного слоя; D — внутренний диаметр трубы; Re — число Рейнольдса;
Для турбулентного течения с Re < 100 000 (уравнение Прандтля) можно использовать:
Для турбулентного течения с Re > 100 000 (уравнение Кармана) можно использовать:
Наиболее распространенным уравнением, используемым для расчета коэффициента трения, является формула Коулбрука-Уайта и он используется для турбулентного потока в калькуляторе падения давления:
где: ф — коэффициент трения; Re — число Рейнольдса; D — внутренний диаметр трубы; к р — шероховатость трубы;
Статическое, динамическое и полное давление, скорость потока и число Маха
Статическое давление – это давление жидкости в потоке. Полное давление — это давление жидкости, когда она находится в состоянии покоя, то есть скорость уменьшается до 0.
Полное давление можно рассчитать по теореме Бернулли. Представьте себе, что поток находится в одной точке линии тока, остановленной без потери энергии теорему Бернулли можно записать в виде:
Если скорость в точке 2 v 2 =0, то давление в точке 2 равно сумме p 2 =p t :
где: р — давление; р т — общее давление; v — скорость; ρ — плотность;
Разница между полным и статическим давлением представляет собой кинетическую энергию жидкости и называется динамическим давлением.
Динамическое давление для жидкостей и несжимаемого потока, где плотность постоянна, можно рассчитать как:
где: р — давление; р т — общее давление; р д — динамическое давление; v — скорость; ρ — плотность;
Если динамическое давление измеряется с помощью таких инструментов, как зонд Прандтля или трубка Пито, скорость можно рассчитать в одна точка линии тока как:
где: р — давление; р т — общее давление; р д — динамическое давление; v — скорость; ρ — плотность;
Для газов и чисел Маха больше 0,1 эффектами сжимаемости нельзя пренебречь.
Для расчета сжимаемого потока можно использовать уравнение состояния газа. Для идеальных газов скорость при числе Маха M < 1 рассчитывается по следующему уравнению:
где: М — число Маха M=v/c — связь между локальной скоростью жидкости и локальной скоростью звука; γ — изоэнтропический коэффициент;
Следует сказать, что для М > 0,7 данное уравнение не совсем точно.
Если число Маха М > 1, то возникнет нормальная ударная волна. Уравнение для скорости перед волной приведено ниже:
где: р — давление; р ти — общее давление; v — скорость; М — число Маха; γ — изоэнтропический коэффициент;
Приведенные выше уравнения используются для Датчик Прандтля и калькулятор скорости потока с трубкой Пито.
Примечание: Вы можете скачать полный вывод данных уравнений
Расход теплоносителя на теплопередачу, мощность котла и температура
Калькулятор тепловой энергии
Рассчитать тепловую энергию и тепловую мощность при известном расходе. Рассчитайте расход для известной тепловой энергии или тепловой мощности. Применяется для котлов, теплообменников, радиаторов, чиллеров, воздухонагревателей.
- Калькулятор
Расход жидкости, необходимый для передачи тепловой энергии — тепловой мощности, можно рассчитать как:
где: q — расход [м 3 /ч]; ρ — плотность жидкости [кг/м 3 ]; c — удельная теплоемкость жидкости [кДж/кгК]; Δ T — разница температур [K]; P — мощность [кВт];
Это соотношение можно использовать для расчета необходимого расхода, например, воды, нагретой в котле, если мощность котел известен.