Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Épületgépészeti Tanszék Fûtéstechnika II Családi ház fûtés hálózatának hidraulikai méretezése

Átírás

1 Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fûtéstechnika II Családi ház fûtés hálózatának hidraulikai méretezése Készítette: 2006

2 Beezetés Fûtéshálózat hidraulikai méretezési feladatomban a kazán mellett HMV tároló is rendelkezésre áll, HMV fogyasztás kielégítésére. Így a kazán által biztosított hõmennyiség egy része a tároló felmelegítésére szolgál. A tárolóba a kazán felõl egy csõkígyó megy, mely mint egy hõcserélõ átadja hõjét a tárolóba beérkezõ 10 C-os íznek. Ezt a kört egy külön sziattyú cirkuláltatja, mellyel a feladatomban külön nem kell számolni, illete kiálasztani, de feltételeze azt, hogy a fûtés és a HMV fogyasztás egyszerre megy, a felmelegítéshez szükséges térfogatáramot ki kell számolni, hiszen részben ez határozza meg a kazánból kijöõ csõezeték méretét. A fûtõrendszert egy Viessmann Vitogas 100 gázüzemû fûtõkazán fogja üzemeltetni. Ennek kiálasztása a Q K kazánteljesítmény meghatározásáal történik. Miel a kazánnak nem csak a Q F fûtést kell fedeznie, hanem a Q HMV HMV ellátást is, ezért a köetkezõ képlettel kell számolni: Q a Q + b Q 1 15,6 + 0, , kw K F HMV 1 ahol: a 1 és b 0,5 Q F 15,6 kw Q HMV 25 kw (miel egy lakásról an szó, ahol a HMV ellátás a meghatározó), a fûtési hõszükséglet, a HMV ellátás hõszükséglete (gyakorlati érték fõ esetén) Így a álasztott kazán egy 29 kw teljesítményû, Viessmann Vitogas típusú gázüzemû fûtõkazán. Jellemzõ adatait a köetkezõ táblázat foglalja össze. Mûszaki adatok (Viessmann Vitogas ) Néleges hõteljesítmény 29 kw Ûrtartalom 11,7 liter Megengedett üzemi túl bar A fûtõkazán csatlakozói elõremenõ / isszatérõ 1 1/2 " biztonsági csatlakozó 1 1/2 " ürítés / " gázcsatlakozó 1/2 " A HMV tároló típusa: Viessmann Vitocell-V 100 (200 l). Ennek jellemzõ adatai a köetkezõk: Mûszaki adatok (Viessmann Vitocell-V 100) Tartós teljesítmény 25 kw 61 liter/h Röid idejû teljesítmény 262 liter Ûrtartalom 200 liter Fûtõíz ûrtartalom 5,5 liter Fûtõíz oldali üzemi túl 25 bar HMV oldali üzemi túl 10 bar Csatlakozók elõremenõ / isszatérõ fûtõíz 1" HMV / " cirkuláció / " 1

3 A HMV fogyasztást biztosító fûtõíz oldali térfogatáram meghatározását a Viessmann Vitocell Tároló-ízmelegítõk Terezési segédletben (0.old) található összefüggés alapján égeztem el. Az összefüggés, amit felhasználtam a köetkezõ olt: Q & m& c T, ahol szüks ww ww Q & szüks - tartós teljesítmény kw-ban m& - tartós teljesítmény liter/h-ban ww 1kWh c - fajlagos hõkapacitás 860l K T ww - hõmérséklet különbség a kifolyó melegíz hõmérséklete és a hidegíz bemenõ hõmérséklete között K-ben Ezek alapján átrendeze az egyenletet kaptam meg a szükséget térfogatáramot: Q& szüks & ww c Tww 1 57,5 0,57 h h m 25 (50 10) 860 A térfogatáram meghatározása mellett fontos még megállapítani a teljesen kisütött hideg tároló felfûtési idejét állandó kazán teljesítményt feltételeze: l m V& HMV Q & τ m c t, ahol: Q & - a kazán fûtési teljesítménye [kw] m - a tároló tömege [kg] kj c - a íz fajhõje kgk t - a hõfoklépcsõ / tárolóba belépõ és a tárolóból kilépõ használati melegíz hõmérséklet különbsége / dτ - a tároló felfûtési ideje τ m c t Q& 200,186 (50 10) [ s] 0,2[ óra] Tehát a tároló felfûtési ideje 0,2 óra, ami kisebb, mint a fûtés szempontjából az épület falszerkezeteinek hõtároló képességét jellemzõ megengedhetõ érték, azaz 1 óra. Így HMV csúcsfogyasztás esetén sem jelentkezik probléma, hiszen a fûtés még nagy hidegben is szünetelhet maximum 1 órán át a falak hõtároló képessége miatt. 2

4 1. Tömegáramok meghatározása: A családi ház helyiségeiben lapradiátorok (BEK, EKE típusok), illete a fürdõszobákban csõfûtõtestek kerültek elhelyezésre. A fûtõtestek kiálasztása a hõszükséglet számításban kapott eredmények alapján történt. Ismert olt az adott fûtött helyiség t i belsõ hõmérséklete, a Q hõszükséglete, illete a kazán elõremenõ és isszatérõ ízhõmérséklete, ezek alapján katalógusból (Dunaferr acéllemez radiátorok terezési segédlet) kiálasztható a szükséges radiátor. A köetkezõ táblázat mutatja az egyes radiátor típusokat, a teljesítményt és a tömegáramot, mely értékek 90/70-es hõfoklépcsõt feltételeze lettek átszámíta: Radiátor Típusa Teljesítmény Tömegáram - [W] m [kg/h] 1 DLu DK 500 x ,7 2 DLu EK 600 x ,6 DLu EK 900 x ,0 DUNAFERR PLUSSZ ,15 5 DLu EK 500 x ,59 6 DLu EK 500 x ,26 7 DLu EK 500 x ,09 8 DLu EK 600 x ,08 9 DUNAFERR PLUSSZ 16 57,92 2. A csõhálózat áramköreinek hidraulikai méretezése: A függõleges csõteren látható csomópontok felétele után méreteztem az egyes csõezetékeket, majd meghatároztam a hálózat eszteségét. Ezen számítások eredményei a köetkezõ táblázatokban láthatóak: V [m /h] Térfogatáram 1-es radiátor kör esztesége tényezõ [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,21 0, , , , ,85 0, , , , ,85 0, , , , ,21 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 2697 Kazán esztesége [Pa]

5 Térfo gatáram 2-es radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,21 0, , , , ,21 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 2812 Kazán esztesége [Pa] Térfogat -áram Csõát -mérõ -as radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , ,7 0, , , , ,5 0, , , , ,52 0, , , , ,52 0, , , , ,5 0, , , , ,7 0, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 121 Kazán esztesége [Pa]

6 Térfogat -áram Csõát -mérõ -es radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , ,7 0, , , , ,5 0, , , , ,5 0, , , , ,7 0, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 27 Kazán esztesége [Pa] Térfogat -áram 5-ös radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , ,7 0, , , , ,7 0, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 1117 Kazán esztesége [Pa]

7 Térfo gatáram 6-os radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ' 1,7 0, , , , '-12 0,5 0, , ,098 1, ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 201 Kazán esztesége [Pa] Térfo gatáram 7-es radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,1 0, , , , ,1 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 199 Kazán esztesége [Pa]

8 Térfo gatáram V [m /h] 8-as radiátor kör esztesége tényezõ [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1, , , , ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,81 0, , , , ,98 0, , , , ,98 0, , , , ,81 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 29 Kazán esztesége [Pa] Térfogat -áram 9-es radiátor kör esztesége tényezõ Csõszaka -szon V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 1-2 0,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,81 0, , , , ' 1,7 0, , , , '-26 0,5 0, , , , ,81 0, , , , ,7 0, , ,0287 2, ,9 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , Szelepen [Pa] 85 Kazán esztesége [Pa]

9 Az eredményekbõl látható, hogy a mértékadó áramkör a -es radiátor kör, míg a legközelebbi a földszinten léõ fürdõben elhelyezkedõ 6-os radiátorkör. Majd ezt köetõen kiálasztottam a sziattyút, figyelembe ée a mértékadó csõhálózat eszteségét, alamint a kazán, Viessmann katalógusban elõírt eszteségét:. A sziattyú kiálasztása: A álasztandó sziattyú paraméterei: Emelõmagasság: H 1, 007m ( p F 10075Pa ) Tömegáram: V & 0,672m / h A álasztott sziattyú paraméterei: Típusa: Grundfos UPS Emelõmagasság: H 1, 8m Tömegáram: V & 0,672m / h. A beszabályozó szelepek beállítási értékei: Danfoss RA-K típusú fûtõtest szelepkészletet alkalmaztam, melynek beállításához szükséges diagramot alamint az adott k értékekhez tartozó elõbeállítási értékeket az alábbi ábra illete táblázat mutatja: 8

10 Majd meghatároztam a sziattyú által biztosított többletokat, így megkapa az egyes radiátorok elõtt fojtandó értékeket, melyen értékeket felhasznála az egyes radiátorokhoz tartozó tömegáramok alapján a táblázat segítségéel meghatároztam a szelepek V& [ m / h] beállítási értékeit a k összefüggés segítségéel. Az így kapott értékeket a p [ bar] köetkezõ táblázatban foglaltam össze: fojt Radi -átor Tömegáram Áramkör Áramköri eszteség Fojtandó Fojtandó k értékek álasztott k értékek Elõ beállít ás m [kg/h] - Dp [Pa] Dp [Pa] Dp [bar] [m /h] [m /h] , ,0882 0,5 0, , ,091 0,5 0,5 6 69, ,0962 0,22 0, , ,0816 0,6 0, , ,1076 0,20 0, , ,1590 0,07 0, , ,1652 0,07 0, , ,1050 0, 0, , ,182 0,16 0,19 5. Számítások gondolatmenete: Mértékadó áramkör esetén (-es radiátor kör): 1. Tömegáram: 10,15 kg/h ( 10,15 l/h) 2. Az áramkörön : Cuprotherm rézcsöet alkalmaztam. Pl: 1-2 függõleges csõteren jelölt csõszakasz esetén a csõméretezésbõl a ezeték belsõ átmérõje: d b 26 mm / d k 28 1,5/ nagyságúra adódik. Ismere a rajta keresztül átáramló tömegáramot, illete térfogatáramot, a tényleges V& 1,2086 / 600 m sebesség számítható : 0, d (26 /1000) s b π π m 2 7 Felée a kinematikai iszkozitás értékét: ν,7 10, kiszámítható a Reynolds-szám: s 9

11 d 0,51 (26 /1000) Re b ν,7 10 -re adódik, mely érték nagyobb mint 220, így a 0,16 0,16 csõsúrlódási tényezõ értékét a Blasius formuláal számoljuk: λ 0, 0268 Re 197 értékre adódik. A csõszakaszon eszteség egy része súrlódási eszteség, másik l 2 része alaki, mely eszteségek: p λ + ζ ρ d 2 összefüggés alapján határozhatóak meg, ahol ζ - alaki tényezõ: 1,. / Sanco Cuprotherm katalógus alapján T-idomra/ Ismere a csõszakasz hosszát: l 0,9 m, az említett értékek felhasználásáal már ki lehet számítani az adott szakaszon eszteséget, mely ebben az esetben 18 Pa-ra adódik. Végül ezen el alapján toább halada, a függõleges csõteren jelölt áramkörön eszteség, figyelembe ée a csõhálózat eszteségét, a kazán eszteségét alamint a szelepen t: 982 Pa ra adódik. / Megjegyzés: a radiátor a benne an a szelep ában, mert a radiátor át tartalmazza a szelep eredõ k értéke./. Majd ennek megfelelõen Grundfos UPS típusú sziattyút álaszta, Pa-ra adódik annak emelõmagassága.. A fojtandó tehát: Pa 0,0816 bar 5. Danfoss RA-K típusú fûtõtest szelepkészletet álasztottam, szelepbeállításhoz táblázat V& 10,15 /1000[ m / h] m segítségéel, k 0,7 összefüggés alapján P 0,0816[ bar] h foj tan dó kiszámoltam a szelepkapacitás értékét, égül ezen értéktõl esetlegesen nagyobbat álaszta /0,6/ a táblázatból határoztam meg az elõbeállítás értékét /7/. A legközelebbi áramkör esetén (6-os radiátor kör): 1. Tömegáram: 28,26 kg/h ( 28,26 l/h ) 2. A sziattyú által biztosított : Pa. Az áramkörön : Pl: 2- függõleges csõteren jelölt csõszakasz esetén a csõméretezésbõl a ezeték belsõ átmérõje: 26 mm / d k 28 1,5/ nagyságúra adódik. Ismere a rajta keresztül átáramló tömegáramot, illete térfogatáramot, a tényleges sebesség számítható: V& 0,65/ 600 m 0, d (26 /1000) s b π π 7 s Felée a kinematikai iszkozitás értékét: ν, m, kiszámítható a Reynolds-szám: 10

12 d 0,67 (26 /1000) Re b re adódik, mely érték nagyobb mint 220, így a 7 ν,7 10 0,16 0,16 csõsúrlódási tényezõ értékét a Blasius formuláal számoljuk: λ 0, 0271 Re 1862 értékre adódik. A csõszakaszon eszteség egy része súrlódási eszteség, másik l 2 része alaki, mely eszteségek: p λ + ζ ρ d 2 összefüggés alapján határozhatóak meg, ahol ζ - alaki tényezõ: 5,2. / Sanco Cuprotherm katalógus alapján 2 T- idomra és os könyökre/ Ismere a csõszakasz hosszát: l 2,8 m, az említett értékek felhasználásáal már ki lehet számítani az adott szakaszon eszteséget, mely ebben az esetben 62 Pa-ra adódik. Végül ezen el alapján toább halada, a függõleges csõteren jelölt áramkörön eszteség, figyelembe ée a csõhálózat eszteségét, a kazán eszteségét alamint a szelepen t: 2117 Pa ra adódik.. / Megjegyzés: a radiátor a benne an a szelep ában, mert a radiátor át tartalmazza a szelep eredõ k értéke./. A fojtandó : Pa 0,1589 bar 5. Danfoss RA-K típusú fûtõtest szelepkészletet álasztottam, szelepbeállításhoz táblázat V& 28,26 /1000[ m / h] m segítségéel, k 0,07 összefüggés alapján P 0,1589[ bar] h foj tan dó kiszámoltam a szelepkapacitás értékét, égül ezen értéktõl esetlegesen nagyobbat álaszta /0,11/ a táblázatból határoztam meg az elõbeállítás értékét //. 11

13 12