8-917-37-80-314 , 8-917-44-05-625
Поиск

Вода в системах водяного отопления

В водных отопительных системах вода применяется для осуществления передачи тепла непосредственно от его генератора к потребителям.

У воды самыми важными свойствами являются:

• её теплоемкость;

• возможность изменения объема во время нагрева и при охлаждении;

• кавитация.

• характеристики кипения в ходе изменения внешнего давления;

Давайте подробнее рассмотрим указанные физические свойства влаги.

Удельная теплоемкость

Важнейшим свойством любого из теплоносителей является его теплоемкость. Если представлять ее через массу вкупе с разностью температур самого теплоносителя, то получим удельную теплоемкость. Она традиционно обозначается буквой « и обладает размерностью кДж/(кг • K). Таким образом, удельная теплоемкость представляет собой количество тепла, что необходимо передать килограмму вещества (к примеру, воды), для того чтобы нагреть всю его массу на 1 °C. При этом вещество отдает столько же энергии в процессе охлаждения вещества. Усредненное значение удельн. теплоемкости воды в температурном диапазоне от 0 °C до 100 °C будет составлять:

c = 4,19 кДж/(кг • K) или c = 1,16 Втч/(кг • K)

Само количество выделяемого или поглощаемого тепла Q, которое выражено в Дж, либо кДж, напрямую зависит от массы, обозначаемой m, выражаемой в кг, разности температур, что выписана как K, и удельной теплоемкости c.

Уменьшение и увеличение и объема


График изменения водного объема

Природные материалы имеют свойство расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Исключением из данного правила становится вода. Это уникальнейшее ее свойство называют ещё аномалией воды. Наибольшую плотность вода имеет при температуре +4 °C, при ней 1 дм3 = литру обладает массой 1 кг.

 

Резервуар, имеющий точку перелива

Если нагрев или охлаждение воды происходит относительно данной точки, ее объем возрастает, что означает само уменьшение её плотности, то есть вода становится значительно легче. Эту особенность можно наблюдать хотя бы на примере некого резервуара, имеющего точку перелива. В данном резервуаре находится 1000 кубических сантиметров воды, обладающей температурой +4 °C. Во время нагревания воды её некоторое количество перельется из резервуара в специальную мерную емкость. Стоит нагреть воду до девяноста градусов, в мерную емкость перельется ровно 35,95 кубических сантиметров, что равно 34,7 грамм. Точно также вода расширяется и во время ее охлаждения менее +4 °C.

За счёт этой водной аномалии у рек и озер в зимнее время замерзает только верхний слой. Эта же причина объясняет тот факт, что лед плавает на самой поверхности и весеннему солнцу бывает легко его растопить. Если бы лед оказывался тяжелее воды и спускался на дно, это бы не так легко было сделать.
 

Такое свойство расширения, однако, может быть весьма опасным. К примеру, автомобильные двигатели и водонасосы могут запросто лопнуть, если влага в них замерзнет. Дабы избежать этого, в воду добавляют различные присадки, которые препятствуют ее замерзанию. В отопительных системах часто применяются гликоли.

Характеристики процесса кипения воды

При нагревании воды в открытой емкости процесс кипения начнётся при температуре в сто °C. Если же попробовать измерить температуру воды в момент кипения, то окажется, что она по-прежнему остается равной ста градусам по Цельсию, пока не испарится её последняя капля. То есть, постоянное теплопотребление используется для произведения полного водного испарения, по сути - изменения агрегатн. состояния влаги.

Данная энергия ещё носит название латентной (т.е. скрытой) теплотой. В случае если теплоподача продолжается, сама температура образующегося пара вновь начнет подниматься.

Как изменяется агрегатное состояние

с повышением температуры

Описываемый процесс приведен при воздушном давлении 101,3 кПа у самой поверхности воды. Если брать любое другое давление воздуха, точка водного кипения сдвигается от температуры 100 °C.

 

Если бы нам вздумалось повторить описанный эксперимент где-нибудь на высоте три тысячи метров — к примеру, на Цугшпитце, высочайшей вершине Германии — обнаружился бы факт, что там вода закипает уже на девяноста градусах. Причиной подобного поведения становится понижение атмосферного давления по мере поднятия на высоту.

Температура водного кипения как функция давления

Температура кипения тем станет ниже, чем ниже поверхностное водное давление. И наоборот, показатель температуры кипения выше будет при повышении давления непосредственно на поверхности воды. Данное свойство используется, к примеру, в скороварках.

Этот график показывает нам зависимость температуры водного кипения от давления. В системах отопления давление намеренно повышается, поскольку это помогает предотвращать образование газовых пузырьков в критических режимах работы, а также способно предотвратить попадание воздуха извне в систему.

Свойство расширения воды при нагревании и обеспечение защиты от избыточного давления

Водяные отопительные системы работают при температурах до 90 °C. Как правило, систему заполняют водой при температуре пятнадцать градусов, которая при нагревании в последствие расширяется. Ни в коем случае нельзя допустить, чтобы данное увеличение объема приводило к возникновению чрезмерного давления и происходил перелив жидкости.


Отопительная система со встроенным предохранительн. клапаном

Стоит отключить отопление в летний период, и объем воды вернётся к своему первоначальному значению. Потому для обеспечения бсзпроблемного расширения воды нужно установить весьма большой бак.

Старые отопительные системы имели незакрытые расширительные баки. Кроме того, они всегда размещались выше самого высочайшего участка трубопровода. Когда температура в системе повышалась, что вело к расширению воды, её уровень в баке, конечно, тоже повышался. Со снижением температуры он, естественно, понижался.

Современными системами отопления используются мембранные расширительн. баки (МРБ). С повышением давления в системе ни в коем случае нельзя допускать роста давления как в трубопроводах, так и в иных элементах системы более предельно допустимого значения.

Потому обязательным условием буквально для каждой отопительной системы становится наличие особого предохранительного клапана.

Если давление повышается сверх нормы, имеющийся предохранительный клапан призван открываться и незамедлительно стравливать излишний объем воды, не вмещающийся в расширительный бак. Однако в тщательно спроектированной и должным образом обслуживаемой системе подобное критическое состояние не должно возникать никогда.

Компенсация изменения водного объема в системе отопления:

Хотя все эти рассуждения верны, они не учитывают того факта, что применение циркуляционного насоса способно еще больше увеличивать давление в системе. Тесная взаимосвязь между максимальн. температурой воды, избранным насосом, объёмом расширительного бака и уровнем давления, при котором срабатывает предохранительный клапан, должна устанавливаться самым тщательнейшим образом. Случайный подбор элементов системы, например, на основании их невысокой стоимости, в данном случае совершенно неприемлем.

Расширительный бак мембранного типа поставляется уже заполненный азотом. Начальный уровень давления в мембранном баке должен быть отрегулирован в зависимости от самой системы отопления. При расширении вода из отопительной системы поступает в бак и там сжимает камеру, наполненную газом, через диафрагму. Ведь газы способны сжиматься, а вот жидкости — нет.

Давление

 

Определяем давление

В данном случае давление — статическое жидкостное и газовое давление, измеренное в трубопроводах и сосудах, относительно обычного атмосферного давления (мбар, Па, бар).

Статическое давление

Представляет собой давление жидкости в неподвижном состоянии.

Статическое давление равно уровню выше соответственной точки измерения плюс начальное давление, что установлено в расширительном баке.

Давление динамическое

Динамическое давление — давление потока жидкости, находящегося в движении. Говоря о давлении нагнетания насоса, имеют в виду давление, получаемое на выходе из центробежного насоса в ходе его работы.

Перепады давления

Давление, которое развивается центробежным насосом с целью преодоления сопротивления системы, измеряется непосредственно между выходом и входом центробежн. насоса.

Рабочее давление

То, которое имеется в системе во время работы насоса. При этом допустимым рабочим давлением считается максимум значения рабочего давления, который допускается из условий безопасной работы системы и насоса в частности.

Кавитация

Кавитацией называют образование газовых пузырьков в результате появления так называемого локального давления пониже давления парообразования, что существует в перекачиваемой жидкости на самом входе так называемого рабочего колеса. Процесс этот приводит к понижению производительности (то есть напора) и показателя КПД, а также вызывает шумы вкупе с разрушением материала разного рода деталей внутри насоса. Ввиду схлопывания воздушных пузырьков в областях с наиболее высоким давлением (к примеру, на выходе самого рабочего колеса) данные микроскопические взрывы приводят к возникновению скачков давления, которые способны повредить, либо разрушить всю гидравлическую систему. Первейшим и основным признаком этого является шум в рабочем колесе, а также возникновение его эрозии.

Важнейшим параметром при использовании центробежного насоса становится NPSH (это высота жидкостного столба над всасывающим насосным патрубком). Им определяется минимальное давление на насосном входе, требуемое конкретным типом агрегата для функционирования без кавитации, то есть дополнительное давление, которое необходимо для цели предотвращения образования пузырьков. На показатель NPSH влияют как тип используемого рабочего колеса, так и частота насосного вращения. Внешними факторами, которые оказывают влияние на данный параметр, становятся температура жидкости вкупе с атмосферным давлением.

Как предотвратить кавитацию

Дабы избежать начала кавитации, жидкости необходимо поступать на насосный вход при чётко определенном минимуме высоты всасывания, зависящей от температуры вместе с атмосферным давлением.

Прочими способами предотвратить кавитацию являются:

• Повышение уровня статического давления

• Снижение температуры жидкости (понижение парообразовательного давления PD)

• Подбор насоса с наименьшим значением постоянного гидростатич. напора (с минимальной высотой всасывания, NPSH)

Специалисты нашей фирмы с радостью помогут вам сделать оптимальный выбор насоса!

 

Обращаем Ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях информационные материалы и цены, размещенные на сайте, не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса РФ.

Интернет-магазин отопительный техники