Hệ thống đun nước nóng hoạt động hiệu quả chỉ có thể thực hiện được khi lựa chọn đúng chất mang nhiệt. Trước khi tạo một dự án cung cấp nhiệt, cần phải xác định trước loại của nó, tìm hiểu các đặc điểm kỹ thuật và hoạt động chính. Có một số thông số nhất định vốn có trong môi trường gia nhiệt của hệ thống gia nhiệt: nhiệt độ, thể tích giãn nở vì nhiệt, độ nhớt.
Chức năng của chất làm mát trong hệ thống sưởi
Làm thế nào để chọn chất lỏng truyền nhiệt phù hợp để sưởi ấm? Để làm điều này, bạn nên quyết định mục đích của nó cho các hệ thống cung cấp nhiệt. Tính toán các đặc tính của nó được bao gồm trong thiết kế. Vì vậy, cần phải biết các tính năng chức năng của nước hoặc chất chống đông trong sưởi ấm.
Nhiệm vụ chính mà chất làm mát an toàn cho hệ thống sưởi phải thực hiện là truyền năng lượng nhiệt từ lò hơi sang pin và bộ tản nhiệt.
Trong hệ thống sưởi tự động, quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ phận làm nóng, làm tăng nhiệt độ của chất làm mát đến mức cần thiết. Sau đó, sự giãn nở nhiệt và hoạt động của bơm tuần hoàn tạo ra tốc độ thích hợp của nước nóng để vận chuyển nó đến các bộ tản nhiệt của hệ thống.
Trước khi tính toán thể tích của chất làm mát trong hệ thống sưởi, bạn nên tự làm quen với các chức năng phụ của nó:
- Bảo vệ một phần các phần tử thép chống lại sự ăn mòn... Điều này sẽ chỉ xảy ra với hàm lượng oxy tối thiểu trong nước và không tạo bọt. Người ta đã quan sát thấy rằng gỉ xảy ra nhanh hơn nhiều trong quá trình sưởi ấm không được làm đầy;
- Bộ làm mát cho bơm tuần hoàn... Mô hình máy bơm phổ biến nhất có cái gọi là "rôto ướt". Ngay cả khi đạt đến nhiệt độ tối đa của chất làm mát trong hệ thống sưởi, nó vẫn sẽ làm giảm mức độ sưởi ấm của bộ nguồn máy bơm.
Các chức năng này bị ảnh hưởng bởi các thông số của môi trường sưởi ấm của hệ thống sưởi ấm. Vì vậy, khi lựa chọn, bạn nên tìm hiểu kỹ về đặc tính của nước hoặc chất chống đông. Nếu không, các thông số thực tế của việc cung cấp nhiệt sẽ không trùng với những thông số được tính toán, điều này sẽ dẫn đến việc tạo ra trường hợp khẩn cấp.
Ngay cả khi nước đơn giản được đổ vào hệ thống sưởi ấm, nó không thể được sử dụng để cung cấp nước nóng tại nhà. Trong quá trình hoạt động, hàm lượng và thông số của chất làm mát của hệ thống sưởi ấm thay đổi
Các loại chất mang nhiệt để sưởi ấm
Nước và một số loại chất chống đông có thể được sử dụng làm chất lỏng tuần hoàn. Điều này không ảnh hưởng đến lượng chất làm mát trong hệ thống sưởi, nhưng nó ảnh hưởng đến truyền nhiệt, tốc độ và các yêu cầu an toàn của hệ thống.
Để xác định phương án chấp nhận được nhất, cần phải so sánh các chất mang nhiệt cho hệ thống sưởi. Thông thường, nước thường được sử dụng. Điều này là do chi phí hợp lý của nó, khả năng nhiệt và mật độ tốt. Khi lò hơi ngừng hoạt động, nó có thể tích lũy nhiệt lượng nhận được trong một thời gian để truyền đến bề mặt của pin. Trong trường hợp này, thể tích của chất làm mát trong hệ thống sưởi sẽ được giữ nguyên.
Tuy nhiên, bất chấp những đặc tính tích cực của nó, nước có một số nhược điểm:
- Đóng băng... Khi tiếp xúc với nhiệt độ âm, xảy ra hiện tượng kết tinh và tăng thể tích. Đây là nguyên nhân gây hư hỏng đường ống và bộ tản nhiệt. Do đó, nhiệt độ tối ưu của chất làm mát trong hệ thống sưởi phải được duy trì;
- Hàm lượng tạp chất... Điều này áp dụng cho nước thông thường. Thông thường đây là nguyên nhân gây ra sự đóng cặn trên pin, bộ tản nhiệt và bộ trao đổi nhiệt của lò hơi. Các chuyên gia khuyên bạn nên sử dụng chất lỏng chưng cất, trong đó tỷ lệ kiềm, muối và kim loại là tối thiểu;
- Với hàm lượng oxy cao, nó gây ra quá trình gỉ... Điều này là điển hình hơn cho các hệ thống sưởi ấm mở. Nhưng ngay cả trong các mạch cấp nhiệt kín, theo thời gian, hàm lượng% oxy trong nước có thể tăng lên.
Đồng thời, nước có thể được sử dụng làm chất mang nhiệt cho bộ tản nhiệt bằng nhôm. Nếu thành phần của chất lỏng và lượng oxy tối thiểu được quan sát, các quá trình phá hủy sẽ không xảy ra trong đó.
Nếu các điều kiện hoạt động của hệ thống sưởi ấm có khả năng tiếp xúc với nhiệt độ âm, thì nên sử dụng một loại chất lỏng tuần hoàn khác. Làm thế nào để chọn một chất làm mát cho hệ thống sưởi ấm trong trường hợp này, và những tiêu chí cần được tuân theo?
Một trong những thông số xác định là điểm đóng băng. Đối với chất chống đông có thể từ -20 ° C đến -60 ° C. Điều này cho phép bạn vận hành nguồn cung cấp nhiệt ngay cả trong nhiệt độ dưới nhiệt độ thấp mà không xảy ra sự cố.
Tuy nhiên, chất chống đông có tỷ trọng cao hơn nước - tốc độ tối ưu của chất làm mát trong hệ thống sưởi ấm trong trường hợp này chỉ có thể đạt được khi lắp đặt một máy bơm tuần hoàn mạnh.
Tùy thuộc vào thành phần và các thành phần, có các loại chất chống đông sau:
- Ethylene glycol... Giá thành rẻ nhưng cực độc. Không được khuyến khích để sưởi ấm tự trị của một ngôi nhà riêng;
- Propylene glycol... Hoàn toàn an toàn cho sức khỏe con người. Có hệ số dẫn nhiệt kém hơn chất lỏng gốc etylen glycol. Khác nhau về chi phí cao;
- Chất chống đông dựa trên glycerin... Nó là người thường được chọn làm chất lỏng truyền nhiệt để sưởi ấm. Giá thành thấp hơn nhiều so với công thức propylene-glycol, không độc hại, có chỉ số nhiệt dung tốt.
Bạn cần biết rằng việc tính toán lượng chất làm mát trong hệ thống sưởi để chống đông sẽ khó khăn hơn. Điều này là do chúng tạo bọt khi đạt đến nhiệt độ tối đa. Để giảm thiểu hiện tượng này, các nhà sản xuất thêm chất ức chế và phụ gia đặc biệt vào chất lỏng.
Trước khi mua chất làm mát an toàn cho hệ thống sưởi, bạn nên tự làm quen với các khuyến nghị từ nhà sản xuất nồi hơi và bộ tản nhiệt. Không phải tất cả các loại chất lỏng chống đông đều có thể được sử dụng cho bộ tản nhiệt nhôm và nồi hơi khí.
Các đặc điểm chính của chất mang nhiệt để sưởi ấm
Chỉ có thể xác định trước tốc độ dòng chảy của chất làm mát trong hệ thống sưởi sau khi phân tích các thông số kỹ thuật và hoạt động của nó. Chúng sẽ ảnh hưởng đến các đặc tính của toàn bộ nguồn cung cấp nhiệt, cũng như ảnh hưởng đến hoạt động của các phần tử khác.
Vì các đặc tính của chất chống đông phụ thuộc vào thành phần của chúng và hàm lượng các tạp chất bổ sung, nên các thông số kỹ thuật của nước cất sẽ được xem xét. Để cung cấp nhiệt, đó là sản phẩm chưng cất nên được sử dụng - nước tinh khiết hoàn toàn. Khi so sánh chất lỏng truyền nhiệt cho hệ thống sưởi ấm, có thể xác định rằng chất lỏng chảy có chứa một số lượng lớn các thành phần của bên thứ ba. Chúng ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của hệ thống. Sau khi sử dụng trong mùa, một lớp cáu cặn tích tụ trên bề mặt bên trong của đường ống và bộ tản nhiệt.
Để xác định nhiệt độ tối đa của chất làm mát trong hệ thống sưởi, người ta không chỉ cần chú ý đến các đặc tính của nó, mà còn cả những hạn chế trong hoạt động của đường ống và bộ tản nhiệt. Họ sẽ không bị tăng tiếp xúc với nhiệt.
Hãy xem xét các đặc tính quan trọng nhất của nước như một chất làm mát cho bộ tản nhiệt làm nóng bằng nhôm:
- Nhiệt dung - 4,2 kJ / kg * C;
- Mật độ hàng loạt... Ở nhiệt độ trung bình + 4 ° C, nó là 1000 kg / m³. Tuy nhiên, trong quá trình gia nhiệt, trọng lượng riêng bắt đầu giảm. Khi đạt đến + 90 ° С, nó sẽ tương đương với 965 kg / m³;
- Nhiệt độ sôi... Trong hệ thống đun nóng hở, nước sôi ở nhiệt độ + 100 ° C. Tuy nhiên, nếu bạn tăng áp suất trong nguồn cung cấp nhiệt lên 2,75 atm. - nhiệt độ tối đa của chất mang nhiệt trong hệ thống cung cấp nhiệt có thể là + 130 ° С.
Một thông số quan trọng trong hoạt động cung cấp nhiệt là tốc độ tối ưu của chất làm mát trong hệ thống sưởi. Nó phụ thuộc trực tiếp vào đường kính của đường ống. Giá trị nhỏ nhất phải là 0,2-0,3 m / s. Tốc độ tối đa không bị giới hạn bởi bất cứ thứ gì. Điều quan trọng là hệ thống phải duy trì nhiệt độ tối ưu của môi trường gia nhiệt trong hệ thống sưởi dọc theo toàn bộ mạch điện và không có tiếng ồn bên ngoài.
Tuy nhiên, các chuyên gia thích được hướng dẫn bởi các lỗ của SNiP cũ của năm 1962. Nó chỉ ra các giá trị tối đa của tốc độ tối ưu của chất làm mát trong hệ thống cung cấp nhiệt.
Đường kính ống, mm | Tốc độ nước tối đa, m / s |
25 | 0,8 |
32 | 1 |
40 trở lên | 1,5 |
Vượt quá các giá trị này sẽ ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy của môi chất gia nhiệt trong hệ thống gia nhiệt. Điều này có thể dẫn đến sự gia tăng lực cản thủy lực và hoạt động "sai" của van an toàn xả. Cần nhớ rằng tất cả các thông số của chất mang nhiệt của hệ thống cung cấp nhiệt phải được tính toán trước. Điều này cũng áp dụng cho nhiệt độ tối ưu của chất làm mát trong hệ thống cung cấp nhiệt. Nếu mạng nhiệt độ thấp đang được thiết kế, bạn có thể để trống tham số này. Đối với các sơ đồ cổ điển, giá trị gia nhiệt tối đa của chất lỏng tuần hoàn trực tiếp phụ thuộc vào áp suất và các hạn chế đối với đường ống và bộ tản nhiệt.
Để có sự lựa chọn chính xác về chất làm mát cho hệ thống sưởi, sơ bộ lịch trình nhiệt độ cho hoạt động của hệ thống sẽ được lập sơ bộ. Giá trị tối đa và tối thiểu của việc đun nước không được thấp hơn 0 ° С và cao hơn + 100 ° С
Tính thể tích của chất làm mát khi đun nóng
Trước khi đổ đầy chất làm mát vào hệ thống, cần phải tính toán chính xác thể tích của nó. Nó phụ thuộc trực tiếp vào sơ đồ cung cấp nhiệt, số lượng các thành phần và đặc điểm tổng thể của chúng. Chúng ảnh hưởng đến lượng chất làm mát trong hệ thống sưởi.
Đầu tiên, các thông số của đường cung cấp được phân tích. Vật liệu sản xuất nó là rất quan trọng. Để tính thể tích của chất làm mát trong hệ thống sưởi, bạn cần biết đường kính trong của ống. Theo tiêu chuẩn hiện đại, trong bài viết số lượng đường ống thép, kích thước mặt cắt bên trong được đưa ra, và đối với đường ống nhựa, kích thước mặt cắt bên ngoài được áp dụng. Do đó, trong trường hợp thứ hai, phải trừ đi hai độ dày của tường.
Để tính toán một cách độc lập thể tích của chất làm mát trong hệ thống sưởi, bạn không cần phải thực hiện các phép tính. Chỉ cần sử dụng dữ liệu từ bảng dưới đây là đủ. Với sự trợ giúp của nó, bạn có thể tính toán lượng chất làm mát trong hệ thống cung cấp nhiệt.
Đường kính, mm | Thể tích nước làm mát (l) trong 1 lm ống, tùy thuộc vào vật liệu sản xuất | ||
Thép | Polypropylene | Nhựa gia cường | |
15 | 0,177 | 0,098 | 0,113 |
20 | 0,314 | 0,137 | 0,201 |
25 | 0,491 | 0,216 | 0,314 |
32 | 0,804 | 0,353 | 0,531 |
40 | 1,257 | 0,556 | 0,865 |
Có thông tin này, đủ để xác định chiều dài của ống có đường kính nhất định theo sơ đồ cung cấp nhiệt và nhân giá trị kết quả với thể tích 1 mp. Bằng cách này, thể tích của chất làm mát trong hệ thống cung cấp nhiệt được tính toán, nhưng chỉ trong các đường ống.
Nhưng ngoài các đường cung cấp, mạch sưởi còn chứa bộ tản nhiệt và pin.Chúng cũng ảnh hưởng đến thể tích của chất mang nhiệt trong hệ thống sưởi. Mỗi nhà sản xuất cho biết công suất chính xác của bình nóng lạnh. Do đó, lựa chọn tính toán tốt nhất sẽ là nghiên cứu hộ chiếu pin và xác định lượng chất lỏng làm mát cần thiết để cung cấp nhiệt.
Nếu điều này không thể thực hiện được vì một số lý do, bạn có thể sử dụng số liệu gần đúng. Cần lưu ý rằng với một số lượng lớn pin, sai số tính toán sẽ tăng lên. Do đó, để tính toán chính xác lượng chất làm mát trong hệ thống cung cấp nhiệt, bạn nên tìm hiểu các đặc điểm hộ chiếu của pin. Điều này có thể được thực hiện trên trang web của nhà sản xuất trong phần thông tin kỹ thuật.
Bảng cho thấy thể tích trung bình của môi trường đốt nóng cho một phần trong bộ tản nhiệt bằng nhôm, lưỡng kim và gang.
Loại tản nhiệt | Khoảng cách từ tâm đến trung tâm, mm | ||
300 | 350 | 500 | |
| Nhôm | — | 0,36 | 0,44 |
| Lưỡng kim | — | 0,16 | 0,2 |
| Gang thép | 1,1 | — | 1,45 |
Các số liệu này phải được nhân với tổng số phần trong hệ thống sưởi. Sau đó, khối lượng nước đã được tính toán trong các đường ống sẽ được thêm vào dữ liệu thu được và có thể xác định được tổng lượng chất làm mát trong hệ thống sưởi.
Tuy nhiên, cần nhớ rằng khi so sánh chất mang nhiệt cho hệ thống cung cấp nhiệt, người ta lưu ý rằng theo thời gian, thể tích có thể giảm vì những lý do khách quan. Do đó, để duy trì hiệu suất của hệ thống, chất làm mát nên được bổ sung định kỳ vào nó.
Để tính toán chính xác khối lượng tính toán của nước trong hệ thống sưởi ấm, cần phải tính đến bộ trao đổi nhiệt lò hơi dung tích. Đối với các mẫu xe sử dụng nhiên liệu rắn, con số này có thể lên tới vài chục lít. Đối với khí đốt, nó thấp hơn một chút.
Phương pháp làm đầy hệ thống sưởi bằng chất làm mát
Sau khi quyết định loại chất làm mát và tính toán thể tích của chất làm mát, nó vẫn phải giải quyết một vấn đề duy nhất của nó - làm thế nào để thêm nước vào hệ thống. Đây là một điểm quan trọng trong thiết kế cung cấp nhiệt, vì khi đạt đến mực nước tới hạn, bộ trao đổi nhiệt và bộ tản nhiệt của nồi hơi có thể bị hỏng.
Đối với hệ thống sưởi mở, nước có thể được thêm vào qua bình giãn nở đặt ở điểm cao nhất trong hệ thống.
Để làm điều này, cần phải đặt đường cung cấp và kết nối nó với cấu trúc bể. Khi thể tích của chất làm mát giảm, nó đủ để bật nguồn cung cấp một phần nước mới để bổ sung cho hệ thống.
Việc lấp đầy một hệ thống khép kín được thực hiện theo một sơ đồ khác. Nó phải có một đơn vị trang điểm. Thành phần này nằm trên đường ống hồi lưu, phía trước bình giãn nở và bơm tuần hoàn. Bộ trang điểm hoàn chỉnh bao gồm các thành phần sau:
- Các van đóng ngắt được lắp đặt trên đường ống nhánh được kết nối;
- Van một chiều, ngăn cản sự thay đổi hướng của dòng chất làm mát;
- Bộ lọc lưới.
Để tự động hóa hoạt động của thiết bị, bạn có thể lắp đặt cơ cấu servo trên cần trục. Nó kết nối với một bộ chuyển đổi áp suất. Khi chỉ báo áp suất giảm, cơ cấu servo sẽ mở van và do đó bổ sung chất làm mát vào hệ thống.
Video nói về các thông số chọn chất làm mát cho hệ thống sưởi:
