ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3 Η ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΩΛΗΝΑ ΡΙΤΟΤ (TΟ ΠΕΙΡΑΜΑ) ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΑΝΤΛΙΑΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ ΣΕ ΔΙΚΤΥΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3 Η ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΩΛΗΝΑ ΡΙΤΟΤ (TΟ ΠΕΙΡΑΜΑ) ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΑΝΤΛΙΑΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ ΣΕ ΔΙΚΤΥΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ

2 Πίνακας περιεχομένων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο... 2 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΩΛΗΝΑ PITOT ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΥΠΟΔΟΜΗΣ... 3 ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΗΡΑΓΓΑ... 3 ΑΕΡΟΣΗΡΑΓΓΕΣ ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΤΥΠΟΥ... 5 ΑΕΡΟΣΗΡΑΓΓΕΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΤΥΠΟΥ... 6 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ... 8 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ ΣΕ ΔΙΚΤΥΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΛΕΒΗΤΑΣ ΚΑΥΣΤΗΡΑΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗΣ ΔΕΞΑΜΕΝΗ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΣΩΛΗΝΩΣΕΙΣ ΘΕΡΜΑΝΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΥΡΕΣΗ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΔΙΚΤΥΟΥ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ ΓΙΑ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Πίνακας συμβολισμών

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΩΛΗΝΑ PITOT- ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ 2

4 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΗΡΑΓΓΑ (Αεροδυναμικός δοκιμαστικός σωλήνας) Η αεροδυναμική σήραγγα ή αεροσήραγγα είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται στην αεροδυναμική για την έρευνα και μελέτη των επιπτώσεων του αέρα που διαπερνά διάφορα στερεά αντικείμενα. Είναι, ουσιαστικά, μια κατασκευή η οποία επιτρέπει στους ερευνητές να προσομοιώσουν τις ίδιες συνθήκες με εκείνες που θα μπορούσε να αντιμετωπίσει, για παράδειγμα, ένα αεροπλάνο ή οποιοδήποτε άλλο αεροδυναμικό μοντέλο σε κατάσταση λειτουργίας. Η αεροδυναμική σήραγγα αποτελεί τη βάση κάθε εργαστηρίου που ασχολείται µε αεροδυναμικά θέματα και έχει σκοπό την παραγωγή ομαλού ρεύματος αέρα η οποία επιτυγχάνεται με την προσπάθεια αποφυγής στροβιλισμών (π.χ. με την τοποθέτηση σιγαστήρων εντός της αεροσήραγγας). Εσωτερικά της αεροδυναμικής σήραγγας παράγεται ρεύμα αέρος με επιθυμητές συνθήκες το οποίο ενεργεί επάνω σε μικρές πρότυπες πτητικές μηχανές (μοντέλα), αλλά και σε άλλα σώματα, τα οποία φέρονται μέσα σε αυτό και συγκρατούνται σταθερά με ειδικούς συνδέσμους (π.χ. ράβδους, σχοινιά κ.λπ.) Οι σύνδεσμοι αυτοί μεταδίδουν τις δυνάμεις που πρέπει να υπολογισθούν, σε ειδικούς ζυγούς οι οποίοι ονομάζονται αεροδυναμικοί ζυγοί. Εικόνα 1-Βασική διάταξη αεροδυναμικής σήραγγας Όπως φαίνεται και στο παραπάνω σχήμα (Εικόνα 1) Η αεροσήραγγα αποτελείται από τρία κύρια μέρη: Τον συστολέα (συγκλίνoν ακροφύσιο) Το τµήµα δοκιµής Και τον διαχυτή (αποκλίνoν ακροφύσιο). 3

5 Ιδιαίτερα σημαντικός είναι ο χώρος δοκιμών όπου η σήραγγα φέρει τοιχώματα από (διάφανο) Plexiglas έτσι ώστε να καθίσταται εφικτή η καταγραφή των αποτελεσμάτων. Όταν το αεροδυναμικό μοντέλο τοποθετείται μέσα στο χώρο δοκιμών (test section) καλύπτεται µε αισθητήρια με τη βοήθεια των οποίων επιτυγχάνεται η μέτρηση των δυνάμεων που ασκούνται πάνω στο αεροδυναμικό μοντέλο από τον αέρα όπως, επίσης, και του κέντρου βάρους του προς εξέταση αντικειμένου. ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Στον χώρο δοκιμών της αεροσήραγγας στερεώνεται ομοίωμα του υπό μελέτη δοκιμίου ή μοντέλου (π.χ. ομοίωμα πτέρυγας αεροσκάφους) και µε κατάλληλες μανοµετρικές διατάξεις μελετάται η διανοµή των πιέσεων και η ροή γύρω από το σώµα οι καταγραφές των οποίων εφαρμόζονται σε αυξημένη κλίµακα από κατάλληλα διαμορφωμένο σύστημα ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η αεροσήραγγα περιλαμβάνει έναν αξονικό ανεμιστήρα ο οποίος δημιουργεί ρεύμα αέρα εσωτερικά της συσκευής. Ο ανεμιστήρας αυτός είναι εξοπλισμένος με πτερύγια και λειτουργεί με έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Το ρεύμα αέρα που παράγει ο ανεμιστήρας εισέρχεται στο χώρο δοκιμών και "χτυπά" το εξεταζόμενο μοντέλο, η ταχύτητα του οποίου ρυθμίζεται ανάλογα με τις επιθυμητές στροφές του ηλεκτρικού κινητήρα, χειροκίνητα, με τη βοήθεια ενός χειροστροφάλου. Τέλος, με τη βοήθεια των αισθητηρίων από τα οποία καλύπτεται το προς εξέταση μοντέλο, λαμβάνονται οι επιθυμητές μετρήσεις για το εξεταζόμενο αντικείμενο. Αξιοσημείωτο το γεγονός ότι κάποιοι τύποι αεροσηράγγων φέρουν περιστρεφόμενη βάση στην οποία στηρίζεται το προς μελέτη αντικείμενο. Το γεγονός αυτό καθιστά δυνατή την τοποθέτηση των μοντέλων κατά τέτοιο τρόπο, έτσι ώστε να έχουν οποιονδήποτε προσανατολισμό προς τον επερχόμενο άνεμο και να λαμβάνονται έτσι μετρήσεις για διάφορες περιοχές του αντικειμένου καθώς και για τις επιπτώσεις του αέρα στις περιοχές αυτές. Οι αεροσήραγγες ανάλογα µε τον τρόπο λειτουργίας τους διακρίνονται σε : Αεροσήραγγες ανοικτού τύπου (open return) και Αεροσήραγγες κλειστού τύπου (closed return) 4

6 ΑΕΡΟΣΗΡΑΓΓΕΣ ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΤΥΠΟΥ Τα επιμέρους τµήµατα από τα οποία αποτελείται η αεροσήραγγα ανοικτού τύπου είναι τα εξής: Συλλέκτης Κυψέλες ιαχύτης Ανεµιστήρας Τµήµα δοκιµών Ηλεκτροκινητήρας Αρχικά, στις αεροσήραγγες ανοικτού τύπου ο αέρας στην είσοδο αναρροφάται από το περιβάλλον, και, ακολουθεί ευθεία διαδρομή μέσω ενός συγκλίνοντος αγωγού στο τμήμα της μέτρησης. Στη συνέχεια, περνά από έναν διαχύτη στο τμήμα του φυσητήρα και, τέλος καταλήγει από την έξοδο της σήραγγας και πάλι στο περιβάλλον. Εικόνα 2-Αεροσήραγγα ανοικτού τύπου ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΟΣΗΡΑΓΓΑΣ ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΤΥΠΟΥ: Χαμηλό κατασκευαστικό κόστος. Σε περίπτωση μελέτης μηχανών εσωτερικής καύσης ή οπτικοποίησης ροής με καπνό εντός της συσκευής, ο μετέπειτα καθαρισμός της συσκευής δεν θα αποτελέσει πρόβλημα, αφού, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η έξοδος και η είσοδος της συσκευής είναι σε άμεση επαφή με την ατμόσφαιρα. 5

7 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΟΣΥΡΑΓΓΑΣ ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΤΥΠΟΥ: Ανάλογα βέβαια με τον χώρο στον οποίο τοποθετείται η συσκευή, παράμετροι όπως οι καιρικές συνθήκες, τα μικροσωματίδια (π.χ. σκόνη) και η υγρασία ή η ξηρασία, είναι δυνατό να επηρεάσουν αρνητικά την ποιότητα της ροής και κατ επέκταση τη λειτουργία της σήραγγας. Για δεδομένο μέγεθος του τμήματος μέτρησης και της ταχύτητας απαιτείται περισσότερη ενέργεια για τη λειτουργία της σήραγγας. Γενικά, είναι θορυβώδης. Για μεγάλες σήραγγες ο θόρυβος αποτελεί περιβαλλοντικό πρόβλημα. ΑΕΡΟΣΗΡΑΓΓΕΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΤΥΠΟΥ Τα τµήµατα στα οποία διαιρείται η αεροσήραγγα κλειστού τύπου είναι τα εξής: Συλλέκτης Κυψέλες ιαχύτης Ανεµιστήρας Ηλεκτροκινητήρας Χώρος δοκιµών Πτερύγια καµπής Ευθυντές Εικόνα 3-Αεροσήραγγα κλειστού τύπου Στις αεροσήραγγες κλειστού τύπου ο αέρας ακολουθεί μια κλειστή συνεχόμενη διαδρομή και δεν έρχεται σε άμεση επαφή με το περιβάλλον. 6

8 Το μεγαλύτερο ποσοστό των κλειστού κυκλώματος σηράγγων έχουν, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα (Εικόνα 3) μονή επιστροφή, εντούτοις έχουν επίσης κατασκευασθεί σήραγγες με διπλή επιστροφή. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΟΣΗΡΑΓΓΑΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΤΥΠΟΥ: Μέσω της χρήσης καθοδηγητικών πτερυγίων και σιτών, η ποιότητα της ροής μπορεί εύκολα να ελεγθεί. Για δεδομένο μέγεθος του τμήματος μέτρησης και της ταχύτητας απαιτείται λιγότερη ενέργεια για τη λειτουργία της σήραγγας, γεγονός άκρως σημαντικό για μια σήραγγα με υψηλές λειτουργικές απαιτήσεις. Λιγότερος θόρυβος κατά τη λειτουργία της συσκευής. ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΟΣΥΡΑΓΓΑΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΤΥΠΟΥ: Υψηλό κόστος το οποίο οφείλεται στον αγωγό ανακυκλοφορίας του αέρα και στα καθοδηγητικά πτερύγια. Εάν η σήραγγα χρησιμοποιείται εκτεταμένα για μετρήσεις με καπνό ή για δοκιμή μηχανών εσωτερικής καύσης, δεν υπάρχει κάποιος εύκολος και γρήγορος τρόπος να καθαριστεί η συσκευή μετά την εκπόνηση της εργασίας. Εάν η σήραγγα λειτουργεί εντατικά, τότε υπάρχει η πιθανότητα να απαιτηθεί ένας εναλλάκτης αέρος ή κάποια άλλη μέθοδος ψύξης ειδικά κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών μηνών (υψηλής θερμοκρασία περιβάλλοντος). Τέλος, ανάλογα με την ταχύτητα του ήχου οι αεροσήραγγες ταξινομούνται επίσης στις εξής κατηγορίες: Υποηχητικές (80% της ταχύτητας του ήχου) Ηχητικές (περίπου στην ταχύτητα του ήχου) Υπερηχητικές ( πάνω από 6 φορές την ταχύτητα του ήχου) Υπερταχύτητας (πάνω από 92 φορές την ταχύτητα του ήχου) 7

9 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Στόχο της παρούσας εργαστηριακής άσκησης αποτελεί η εκμάθηση του τρόπου λειτουργίας της αεροδυναμικής σήραγγας καθώς και η κατανόηση της μεθόδου εύρεσης διαφόρων ρευστοδυναμικών μεγεθών που θα αναλυθούν στη συνέχεια Εικόνα 4-Πειραματική διάταξη αεροσήραγγας Για την εκπόνηση της παρούσας εργαστηριακής άσκησης χρησιμοποιήθηκε αεροσήραγγα ανοιχτού τύπου, η πειραματική διάταξη της οποίας φαίνεται στην παραπάνω εικόνα (Εικόνα 4). Παρατηρείται ότι η ροή του αέρα εισέρχεται στο συγκλίνον τμήμα (από το αριστερό μέρος της συσκευής) με χαμηλή ταχύτητα και υψηλή πίεση ενώ στη έξοδο του τμήματος παρουσιάζει υψηλή ταχύτητα και χαμηλότερη πίεση. Η συσκευή αποτελείται από τέσσερα (4) κύρια μέρη: Στη θέση ένα (1) βρίσκεται o ηλεκτροκινητήρας στον οποίο υπάρχει δυνατότητα ρύθμισης των επιθυμητών στροφών λειτουργίας και, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, είναι άκρως απαραίτητος για τη λειτουργία του ανεμιστήρα. Εικόνα 5-Ηλεκτροκινητήρας (Θέση 1) 8

10 Στη θέση δύο (2) ευρίσκεται ο χώρος δοκιμών εντός του οποίου υπάρχει ένα κυπελλοφόρο ανεμόμετρο το οποίο χρησιμοποιείται για την ένδειξη της διεύθυνσης του αέρα καθώς και για τη βέλτιστη κατανόηση της κατεύθυνσης της ροής εντός του θαλάμου της αεροσήραγγας. Α Β Εικόνα 6-Χώρος δοκιμών (Θέση 2) Στη θέση δύο (2), επίσης, εφαρμόζεται αντίθετα στη ροή, αλλά στην ίδια διεύθυνση με αυτή, ο σωλήνας Pitot, τύπου L, ο οποίος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας του αέρα. Όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα (Εικόνα 6), στα άκρα Α και Β του σωλήνα Pitot τοποθετείται από ένας υοειδής σωλήνας. Στο άκρο Α του σωλήνα Pitot ο υοειδής σωλήνας επικοινωνεί με το σημείο ανακοπής όπου η ταχύτητα του ρευστού μηδενίζεται (μέγιστη πίεση) ένώ στο άκρο Β ο υοειδής σωλήνας επικοινωνεί με τις περιφερειακές οπές που βρίσκονται στο εξωτερικό περίβλημα του σωλήνα PITOT, όπου η ταχύτητα του ρευστού στο σημείο αυτό είναι ίση με την ταχύτητα της ροής. Οι υοειδής σωλήνας (διαφορικό μανόμετρο) χρησιμεύει για τη μέτρηση της διαφοράς πίεσης μεταξύ του σημείου ανακοπής και της θέσης των περιφερειακών οπών, που μετράται με βάση τη διαφορά ύψους του μανομετρικού υγρού(νερό) (h[m]) στα δύο σκέλη του υοειδή σωλήνα. 9

11 Β Α Εικόνα 7-Τριχοειδείς σωλήνες (Θέση 3) Γενικά, κατά την εκπόνηση του πειράματος αναμένεται, όπως είναι λογικό, πτώση της στάθμης του υγρού στη στήλη υγρού που εφαρμόζει ο σωλήνας Α και ανόρθωση της στάθμης του υγρού στη στήλη υγρού που εφαρμόζει ο σωλήνας Β, αφού ο σωλήνας Α επικοινωνεί με χώρο μεγαλύτερης πίεσης (σημείο ανακοπής). 10

12 Στη θέση τέσσερα (4) της πειραματικής διάταξης της συσκευής υπάρχει ένα κεκλιμένο μανόμετρο το οποίο εξυπηρετεί στη μέτρηση της ταχύτητας του ρευστού αφού είναι ειδικά βαθμονομημένο σε μονάδες μέτρησης της ταχύτητας. Γ Δ Εικόνα 8-Κεκλιμένο μανόμετρο (Θέση 4) Όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα (Εικόνα 8) στη θέση Γ του κεκλιμένου μανομέτρου η πίεση είναι ίση της ατμοσφαιρικής ( ). Η θέση Δ λαμβάνει τιμές για την πίεση του αέρα που βρίσκεται εντός της αεροσήραγγας, αφού συνδέεται με το τμήμα της συσκευής στην είσοδο του χώρου δοκιμών και με τη βοήθεια οπών έρχεται σε άμεση επαφή με τη ροή του αέρα εντός της σήραγγας. Γενικά, κατά την εκπόνηση του πειράματος αναμένεται, όπως είναι λογικό, πτώση της πίεσης στο κεκλιμένο μανόμετρο αφού στο σημείο αυτό αποκαθίσταται η τιμή της ταχύτητας στο χώρο, γεγονός που επιφέρει τη μείωση της πίεσης (μικρότερη της ατμοσφαιρικής). 11

13 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Σύμφωνα με την πειραματική διαδικασία που εκτελέστηκε, μετρήθηκε μια τιμή για την ταχύτητα του αέρα εντός της αεροσήραγγας από το ειδικά βαθμονομημένο κεκλιμένο μανόμετρο. Ζητήθηκε να βρεθεί αν η μέτρηση της ταχύτητας με σωλήνα Pitot επαληθεύει την τιμή της ταχύτητας που μετρήθηκε από το κεκλιμένο μανόμετρο. Δεδομένα Πίεση ατμοσφαιρικού αέρα Παγκόσμια σταθερά των αερίων Πυκνότητα του μανομετρικού υγρού Επιτάχυνση της βαρύτητας Μετρούμενες τιμές Θερμοκρασία ατμοσφαιρικού αέρα Διαφορά πίεσης που μετράται με βάση τη διαφορά στάθμης του μανομετρικού υγρού στο υοειδές διαφορικό μανόμετρο. Ταχύτητα ρευστού (από το ειδικά βαθμονομημένο κεκλιμένο μανόμετρο) 12

14 Λύση: Αρχικά καθίσταται αναγκαία η εύρεση της πυκνότητα του ατμοσφαιρικού αέρα για θερμοκρασία. Θεωρούμε τον ατμοσφαιρικό αέρα μίγμα δύο βασικών αερίων: Άζωτο ( ) 76.8% Οξυγόνο ( ) 23.2% Μοριακό βάρος αέρα Μ Από σχετική βιβλιογραφία έχουμε: Οπότε το μοριακό βάρος του αέρα: Καταστατική εξίσωση των αερίων Η καταστατική εξίσωση των αερίων εκφράζεται ως εξής: Επίσης ισχύει ότι: καθώς και 13

15 Έχουμε: Άρα τελικά: Θεωρούμε το σημείο 1 με πίεση ίση της ατμοσφαιρικής ως το σημείο ανακοπής του σωλήνα PITOT και το σημείο 2 ως θέση των περιφερειακών οπών του σωλήνα PITOT εντός της αεροσήραγγας στο χώρο δοκιμών όπου και εφαρμόζεται ο σωλήνας Pitot. Στο σημείο 2 όπως αναπτύχθηκε παραπάνω απαιτείται να μετρηθεί η ταχύτητα της ροής. 1 2 Εικόνα 9-Λήψη σημείων 1 και 2 στην αεροδυναμική σήραγγα 14

16 Για τα σημεία αυτά λοιπόν έχουμε: Εφαρμογή της εξίσωσης Bernoulli για το παραπάνω σύστημα: Εφαρμόζοντας την εξίσωση (1) έχουμε: 15

17 Παρατηρείται μια απόκλιση της τάξεως του 13% μεταξύ της τιμής της ταχύτητας που μετρήθηκε με το κεκλιμένο μανόμετρο και της τιμής που μετρήθηκε με τον σωλήνα PITOT. 16

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ ΣΕ ΔΙΚΤΥΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι εγκαταστάσεις θέρμανσης κτιρίων διακρίνονται σε τρείς βασικές κατηγορίες: I. Τοπική εγκατάσταση θέρμανσης (τζάκι, αερόθερμο, φορητά μέσα). II. Κεντρική Θέρμανση (με χρήση κεντρικού λέβητα τοποθετημένου σε λεβητοστάσιο) με την οποία θα ασχοληθούμε στην παρούσα εργαστηριακή άσκηση και υλοποιείται με τρία βασικά συστήματα: - Μονοσωλήνιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης - Δισωλήνιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης - Ενδοδαπέδιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης III. Τηλεθέρμανση ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗ Μονοσωλήνιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης Εικόνα 1-Μονοσωλήνιο σύστημα θέρμανσης Το μονοσωλήνιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης αποτελείται από το λεβητοστάσιο, τα θερμαντικά σώματα, τα δίκτυα διανομής και τους αυτοματισμούς. 17

19 Οι σωληνώσεις προσαγωγής μεταφέρουν το θερμό νερό από το λέβητα στα θερμαντικά σώματα. Οι σωληνώσεις επιστροφής μεταφέρουν το νερό (σε χαμηλότερη πλέον θερμοκρασία) από τα θερμαντικά σώματα στο λέβητα. Το λεβητοστάσιο και τα θερμαντικά σώματα είναι κοινά και για τα άλλα συστήματα των κεντρικών θερμάνσεων. Τα δίκτυα διανομής είναι εκείνα που καθορίζουν τη διαφορά από τα άλλα συστήματα. Έτσι, τα δίκτυα σωληνώσεων χωρίζονται σε δύο βασικά τμήματα, το κατακόρυφο και το οριζόντιο. Εικόνα 2-Κατακόρυφο και οριζόντιο δίκτυο σωληνώσεων Το κατακόρυφο δίκτυο σωληνώσεων (Κεντρική Στήλη) αποτελείται από δύο παράλληλους κατακόρυφους σωλήνες, που μεταφέρουν το νερό καθ ύψος (μεταξύ ορόφων). Ένας σωλήνας οδηγεί το νερό στους ορόφους από το λεβητοστάσιο και ένας άλλος το επιστρέφει στο λεβητοστάσιο, αφού βέβαια έχει μεταφερθεί το ανάλογο θερμικό φορτίο στους χώρους, μέσω των θερμαντικών σωμάτων. Οι σωλήνες που χρησιμοποιούνται στην κατακόρυφη στήλη, είναι σκληροί μεταλλικοί (χάλκινοι ή χαλύβδινοι). Το οριζόντιο δίκτυο καθορίζει τη διαφορά των συστημάτων. Έτσι, στο μονοσωλήνιο σύστημα τα θερμαντικά σώματα συνδέονται με το δίκτυο σε σειρά και το νερό εισέρχεται στο πρώτο σώμα και μετά συνεχίζει στο επόμενο. Κατασκευάζεται συνήθως από εύκαμπτους σωλήνες κάτω από το δάπεδο. Αποτελείται από κυκλώματα (ή βρόγχους) που περιλαμβάνουν αριθμό θερμαντικών σωμάτων. Τα κυκλώματα είναι κλειστές σωληνογραμμές (από εύκαμπτους σωλήνες). Ξεκινούν από τη προσαγωγή της κεντρικής στήλης και αφού περάσουν από αριθμό θερμαντικών σωμάτων επιστρέφουν στην επιστροφή της κεντρικής στήλης. 18

20 Δισωλήνιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης Εικόνα 3-Δισωλήνια συστήματα θέρμανσης Στο δισωλήνιο σύστημα υπάρχει παραπάνω από ένα ζεύγος σωλήνων (συνήθως 3-4 ανά διαμέρισμα). Σε αυτό το σύστημα τα θερμαντικά σώματα συνδέονται παράλληλα στο ζεύγος σωλήνων. Συνήθως συναντάται σε παλιές πολυκατοικίες που δεν έχουν σύστημα αυτονομίας. Οι συλλέκτες προσαγωγής και επιστροφής τοποθετούνται σε χαμηλότερο ύψος από τα υπόλοιπα στο λεβητοστάσιο και οι σωλήνες περνούν μέσα από τα διαμερίσματα. Ενδοδαπέδιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης Στο δάπεδο κάθε διαμερίσματος τοποθετούνται σπειροειδείς σωληνώσεις που λειτουργούν ως θερμαντικά μέσα. Σε αυτό το σύστημα θέρμανσης γίνεται ομοιόμορφη κατανομή της ζέστης σε όλο το χώρο χωρίς την ύπαρξη θερμαντικών σωμάτων. Εικόνα 4- Ενδοδαπέδιο σύστημα κεντρικής θέρμανσης 19

21 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΥΠΟΔΟΜΗΣ Κεντρική Θέρμανση ονομάζεται η παραγωγή θερμότητας για τη θέρμανση χώρων ή και την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης από ένα κεντρικό σύστημα εγκατεστημένο σε ένα κτίριο (ή σύνολο κτιρίων). Για το σκοπό αυτό, το κεντρικό αυτό σύστημα θέρμανσης αποτελείται από ένα σύνολο αλληλοσυνδεδεμένων συσκευών και οργάνων τα οποία συνεργάζονται μεταξύ τους για την παραγωγή θερμότητας. Η ενέργεια που παράγεται, μεταφέρεται στους διάφορους χώρους μέσω ενός θερμαντικού μέσου (νερό, ατμός, αέρας) ενώ η διανομή επιτυγχάνεται μέσω ενός δικτύου σωληνώσεων ή αεραγωγών, ή ακόμη και με συνδυασμό και των δύο. Συγκεκριμένα, η διάταξη ενός συστήματος θέρμανσης αποτελείται από τα εξής κύρια μέρη: Λέβητας Καυστήρας Κυκλοφορητής Δεξαμενή καυσίμων Διατάξεις ασφαλείας Σωληνώσεις Καπνοδόχος Θερμαντικά σώματα Εικόνα 5-Βασική διάταξη δικτύου θέρμανσης σε κτίριο πολυκατοικίας 20

22 ΛΕΒΗΤΑΣ Εικόνα 6-Ηλεκτρικός λέβητας Ο λέβητας είναι ουσιαστικά μια πιεστική δεξαμενή η οποία χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της θερμότητας που παράγεται κατά την καύση στο θερμαντικό μέσο. Είναι ο χώρος όπου γίνεται η απαραίτητη καύση προκειμένου να θερμανθεί το μέσο αυτό (στη Ελλάδα το μέσο είναι ως επί το πλείστον ζεστό νερό χαμηλών θερμοκρασιών). Ο τύπος του λέβητα που χρησιμοποιείται καθορίζεται κυρίως από την απαιτούμενη θερμοκρασία και πίεση του παραγόμενου ατμού ή νερού. Η πιο διαδεδομένη σχεδίαση είναι ο λέβητας φλογοσωλήνων (ή κυψελωτός), όπου τα καυσαέρια διέρχονται μέσω συστοιχίας σωλήνων προσαρμοσμένων στο κύριο σώμα του λέβητα. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται πτερυγιοφόροι σωλήνες για την αύξηση της επιφάνειας θερμικής συναλλαγής, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση του λέβητα και ελαχιστοποιώντας το μέγεθος των μονάδων. Αυτός ο τύπος λέβητα γενικά περιορίζεται μέχρι μια μέγιστη πίεση 25 bar και μέγιστη θερμοκρασία 300 C. Πέρα από τα όρια αυτά συνηθίζεται να χρησιμοποιούνται μονάδες υδροσωλήνων. Σε αυτόν τον τύπο λέβητα, οι σωλήνες περιέχουν το νερό και τα καυσαέρια διέρχονται γύρω από τους σωλήνες και μεταφέρουν τη θερμότητα από την εξωτερική επιφάνεια των σωλήνων προς το εσωτερικό. Οι λέβητες διακρίνονται σύμφωνα με το υλικό κατασκευής τους σε χυτοσιδηρούς και χαλύβδινους. Οι χυτοσιδηροί λέβητες αντέχουν καλύτερα στη διάβρωση, μπορούν να επιδεχθούν προσθήκες στοιχείων και χρειάζονται μικρότερες ποσότητες νερού κατά τη λειτουργία τους. Οι χαλύβδινοι έχουν μικρό βάρος και αντέχουν καλύτερα στις υψηλές πιέσεις και στις απότομες αλλαγές θερμοκρασίας. Οι διαστάσεις τους προσαρμόζονται καλύτερα στις διάφορες απαιτήσεις και έχουν χαμηλό κόστος 21

23 Ο λέβητας αποτελείται από τα εξής κύρια μέρη: Φλογοθάλαμος (θάλαμος όπου γίνεται η καύση του πετρελαίου) Αυλοί (εντός των οποίων κυκλοφορεί το νερό που θερμαίνεται) Εξωτερικό περίβλημα φλογοθαλάμου (πάνω σε αυτό προσαρμόζεται ο καυστήρας) Αεριοαυλοί (όπου κυκλοφορούν τα καυσαέρια) Θερμομόνωση του λέβητα (με υαλοβάμβακα πάχους 6-8 cm). Εξωτερικό περίβλημα του λέβητα 2 Στόμια προσαρμογής (για τις σωλήνες προσαγωγής και επιστροφής) Στόμια προσαρμογής του καπναγωγού (για έξοδο καυσαερίων προς την καπνοδόχο) ΚΑΥΣΤΗΡΑΣ Ο καυστήρας είναι μια συσκευή προσαρμοσμένη πάνω στο λέβητα μέσα στην οποία επιτυγχάνεται η ανάμειξη του καύσιμου υλικού (π.χ. πετρέλαιο) με τον αέρα έτσι ώστε να προκαλείται και να συντηρείται η καύση. Ο καυστήρας είναι, δηλαδή, υπεύθυνος για την παροχή αέρα για την καύση, τον διασκορπισμό του πετρελαίου μέσω των μπεκ και τη δημιουργία σπινθήρα απαραίτητου για την καύση. Οι καυστήρες διακρίνονται σε τρείς τύπους ανάλογα με το καύσιμο (υγρό ή αέριο) που χρησιμοποιούν ή και ανάλογα με τον τρόπο διασκορπισμού του καυσίμου και την ανάμειξή του με τον αέρα καύσης: Καυστήρες εξάτμισης Καυστήρες διασκορπισμού Καυστήρες περιστροφής 22

24 Εικόνα 7-Καυστήρας Ο καυστήρας αποτελείται από: τον ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος κινεί την αντλία πετρελαίου και δίνει επίσης κίνηση στον ανεμιστήρα (φυγοκεντρικός) για να προσάγει τον απαραίτητο αέρα για την καύση. την αντλία πετρελαίου, η οποία στέλνει το πετρέλαιο από τη δεξαμενή καυσίμου στο λέβητα σε υψηλή πίεση. το μπεκ, το οποίο χρησιμοποιείται για να ψεκάσει το πετρέλαιο. Το μπεκ μπαίνει πάντα υπό γωνία κατάλληλα υπολογισμένη ώστε να γίνεται καλύτερος ψεκασμός του πετρελαίου. τον ανεμιστήρα, ο οποίος αναλαμβάνει να στείλει τον αέρα όσο το δυνατόν πιο κατανεμημένα μέσα στο θάλαμο καύσης. την ηλεκτρομαγνητική δικλείδα ελέγχου, η οποία τοποθετείται στην παροχή του καυσίμου και κάνει έλεγχο αυτής. Αν η πίεση φτάσει σε χαμηλά επίπεδα διακόπτει το κύκλωμα. το τάμπερ, το οποίο είναι ένα διάφραγμα αέρα και χρησιμοποιείται για να ελαχιστοποιήσει τις απώλειες όταν σταματάει η λειτουργία του λέβητα. το σπινθηριστή ή μπουζί, που αποτελείται από δυο ακίδες με τάση 12KV. το φωτοκύτταρο για τον έλεγχο της ύπαρξης φλόγας στο θάλαμο. το χρόνο καθυστέρησης που καθυστερεί τον ψεκασμό του πετρελαίου και το σπινθήρα μέχρι να δημιουργηθούν οι κατάλληλες συνθήκες για καύση. το φίλτρο πετρελαίου. τη βαλβίδα σταθεροποίησης πιέσεων. 23

25 ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗΣ Εικόνα 8-Κυκλοφορητής Ο κυκλοφορητής είναι μία αντλία η οποία μεταφέρει το θερμό νερό από το λέβητα στα θερμαντικά σώματα. Κάποιες φορές, όπως για παράδειγμα στο δισωλήνιο σύστημα θέρμανσης, τοποθετείται κυκλοφορητής και στο κύκλωμα της επιστροφής. Ο κυκλοφορητής υπολογίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι ικανός να στείλει το νερό με συγκεκριμένη παροχή σε κάθε σώμα λαμβάνοντας υπόψη τις τριβές που δημιουργούνται από τις σωληνώσεις και τα θερμαντικά σώματα. Ένας κυκλοφορητής χαρακτηρίζεται από: τα ηλεκτρικά Watt (ισχύς ηλεκτροκινητήρα). την παροχή νερού ( /h). το μανομετρικό ύψος, δηλαδή τις τριβές που πρέπει να εξαλείψει ώστε το νερό να κυκλοφορεί αδιάλειπτα σε όλη την εγκατάσταση και μετριέται σε mws (μέτρα υδάτινης στήλης). το είδος του κινητήρα (μονοφασικός ή τριφασικός). Μέχρι 1ΚW είναι συνήθως μονοφασικός και πάνω από 1 ΚW και έως 25-30ΚW είναι τριφασικός. Τα κύρια μέρη από τα οποία αποτελείται η υδραυλική συνδεσμολογία ενός κυκλοφορητή είναι τα εξής: Βαλβίδες απομόνωσης οι οποίες τοποθετούνται στον κυκλοφορητή για λόγους ασφαλείας ώστε να σταματούν την παροχή νερού και καθίσταται δυνατή η αλλαγή του κυκλοφορητή. Μανόμετρα υπερπίεσης τα οποία χρησιμοποιούνται για τον οπτικό έλεγχο της πίεσης του δικτύου πριν και μετά τον κυκλοφορητή. Ανεπίστροφη βαλβίδα η οποία εμποδίζει τη ροή του νερού προς τον κυκλοφορητή. Ο υδροστάτης του κυκλοφορητή ρυθμίζεται στους 35 C, ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη εκμετάλλευση του ζεστού νερού του λέβητα. Με το που υπάρξει μείωση της θερμοκρασίας κάτω των 35 C, τότε η κλειστή επαφή ανοίγει και ο κυκλοφορητής σταματά να λειτουργεί. Ο υδροστάτης αυτός ελέγχει τη θερμοκρασία του ζεστού νερού προσαγωγής. 24

26 ΔΕΞΑΜΕΝΗ ΚΑΥΣΙΜΩΝ Η δεξαμενή καυσίμων αποτελεί άλλο ένα σημαντικό στοιχείο μιας εγκατάστασης κεντρικής θέρμανσης καθώς εκεί αποθηκεύεται το πετρέλαιο. Μια δεξαμενή καυσίμων μπορεί να είναι είτε μεταλλική είτε πλαστική. ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Οι διατάξεις ασφαλείας εξασφαλίζουν τη λειτουργία μιας εγκατάστασης κεντρικής θέρμανσης και αποτελούνται από: το κλειστό δοχείο διαστολής, τον αυτόματο πληρώσεως, τη βαλβίδα ασφαλείας και τη βαλβίδα ανοδικής προστασίας. Μέσω αυτών εξασφαλίζεται η σταθερή πίεση του νερού μέσα στην εγκατάσταση θέρμανσης και η προστασία από ηλεκτρόλυση. Εικόνα 9- Δοχεία διαστολής Εικόνα 10- Αυτόματος πληρώσεως Εικόνα 11-Βαλβίδα ασφαλείας Εικόνα 12-Βαλβίδα ανοδικής προστασίας ΣΩΛΗΝΩΣΕΙΣ Η μεταφορά του νερού από το λέβητα στα θερμαντικά σώματα και η επιστροφή του πίσω στο λέβητα επιτυγχάνεται μέσω του δικτύου σωληνώσεων. Για το σκοπό αυτό 25

27 χρησιμοποιούνται τρία είδη σωλήνων: χαλκοσωλήνες, χαλυβδοσωλήνες και πλαστικοί σωλήνες. Οι χαλκοσωλήνες είναι οι πιο διαδεδομένοι σήμερα, οι πλαστικοί χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο, ενώ οι χαλυβδοσωλήνες έχουν εγκαταλειφθεί. ΘΕΡΜΑΝΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΑ Τα θερμαντικά σώματα αποτελούν τις τελικές συσκευές ενός συστήματος εγκατάστασης κεντρικής θέρμανσης μέσω των οποίων η θερμότητα που μεταφέρει το θερμαντικό ρευστό μεταδίδεται στους εσωτερικούς χώρους. Τα σώματα είναι συνήθως κατασκευασμένα από χάλυβα ή αλουμίνιο. Τα χυτοσίδηρα σώματα έχουν εγκαταλειφθεί σήμερα καθώς είναι πιο βαριά, και ενώ διατηρούν τη θερμοκρασία τους για πολλή ώρα αργούν να ζεσταθούν. Τα θερμαντικά σώματα διαθέτουν ειδικούς διακόπτες που επιτρέπουν την απομόνωσή τους προκειμένου να μην καταναλώνεται ασκόπως ενέργεια σε χώρους που δεν κατοικούνται. Διαθέτουν επίσης βαλβίδες εξαερισμού για την εξαέρωσή τους σε περιπτώσεις που συσσωρεύεται αέρας μη επιτρέποντας την ομαλή κυκλοφορία του νερού στο εσωτερικό τους. 26

28 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Να υπολογιστούν οι απώλειες του δικτύου και να πραγματοποιηθεί η επιλογή του κατάλληλου κυκλοφορητή για το δίκτυο. L 3 L 2 L 1 Εικόνα 13-Δίκτυο κεντρικής θέρμανσης Επιλέγεται, για την εύρεση των απωλειών στο δίκτυο, η δυσκολότερη διαδρομή του δικτύου η οποία λαμβάνει χώρα στο αριστερό μέρος του παραπάνω σχήματος. Στη διαδρομή αυτή, παρατηρούνται οι υψηλότερες απώλειες. Στη διαδρομή αυτή βρίσκεται και το πιο απομακρυσμένο σώμα. Αν, λοιπόν, η ενέργεια του κυκλοφορητή είναι τέτοια ώστε να καλύψει την ενέργεια που απαιτεί το πιο απομακρυσμένο σώμα, τότε καθίσταται ικανή να καλύψει και την ενέργεια που απαιτείται από τα υπόλοιπα σώματα. Δεδομένα Μήκος σωληνώσεων στα σημεία 1,2 και3 του παραπάνω σχήματος. Διαφορά θερμοκρασίας,, 27

29 Ειδική θερμότητα νερού Πυκνότητα νερού Κινηματικό ιξώδες του νερού Για την Εικόνα 13 δίνεται επίσης η ισχύς του δικτύου για κάθε ένα σώμα του δικτύου ξεχωριστά δηλαδή έχουμε: 7000 kcal/h 5000 kcal/h 4000 kcal/h 6000 kcal/h 3000 kcal/h 2000 kcal/h 5000 kcal/h 2000 kcal/h 2000 kcal/h Αρχικά, καθίσταται αναγκαίος ο υπολογισμός των διαμέτρων των σωληνώσεων στα σημεία 1,2 και 3 του συστήματος. Συνολική ισχύς (W) των σωμάτων: 28

30 Η ισχύς είναι η συνολική θερμότητα ανά μονάδα χρόνου για την οποία ισχύει: Επίσης ισχύει ότι: Συνολική ισχύς (W ) σωμάτων δυσκολότερης διαδρομής: Σημείο 1 της διαδρομής Η ισχύς είναι η συνολική θερμότητα ανά μονάδα χρόνου και ισχύει: 29

31 Επίσης ισχύει ότι: Όπου η παροχή όγκου: Από σχετική βιβλιογραφία βρίσκουμε ότι αναγκαστικά η ταχύτητα του νερού στα δίκτυα θέρμανσης δεν θα πρέπει σε καμία περίπτωση να είναι άνω των 0.6 m/sec, λόγω υπερβολικού θορύβου. Στον παρακάτω πίνακα έχουμε όλες τις τυποποιημένες διαστάσεις διαμέτρου σωλήνων, όπως ακριβώς δηλαδή κυκλοφορούν σήμερα στο εμπόριο: Πίνακας 1-Αντιστοιχία διαστάσεων σωλήνων και τυποποιήσεις ΣΙΔΗΡΟΣΩΛΗΝΕΣ ΧΑΛΚΟΣΩΛΗΝΕΣ (Διάμετρος x Πάχος) inches mm mm 1/ x0.75 3/ x0.75 1/ x0.75 3/ x x ¼ x ½ x x

32 Στην παρούσα κατασκευή πραγματοποιείται χρήση χαλκοσωλήνων των οποίων η τυποποίηση διαμέτρου φαίνεται στον παραπάνω πίνακα.για τη διάμετρο σωλήνας, λοιπόν σύμφωνα με την τυποποίηση επιλέγεται χαλκοσωλήνα διαμέτρου 28 mm. Άρα τελικά: Λύνοντας λοιπόν την εξίσωση για την παροχή όγκου ως προς την ταχύτητα έχουμε: Σημείο 2 της διαδρομής Επίσης ισχύει ότι: 31

33 Για τη διάμετρο σωλήνας επιλέγεται χαλκοσωλήνα διαμέτρου 22mm. Άρα τελικά:, λοιπόν σύμφωνα με την τυποποίηση Λύνοντας λοιπόν την εξίσωση για την παροχή όγκου ως προς την ταχύτητα έχουμε: Σημείο 3 της διαδρομής Επίσης ισχύει ότι: 32

34 Για τη διάμετρο σωλήνας επιλέγεται χαλκοσωλήνα διαμέτρου 15mm. Άρα τελικά:, λοιπόν σύμφωνα με την τυποποίηση Λύνοντας λοιπόν την εξίσωση για την παροχή όγκου ως προς την ταχύτητα έχουμε: Όπως είναι λογικό, παρατηρείται αύξηση της ταχύτητας με τη μείωση της διαμέτρου των σωληνώσεων. Αξιοσημείωτο το γεγονός ότι οι τιμές για τη διάμετρο και ταχύτητα οι οποίες υπολογίστηκαν παραπάνω είναι ακριβώς οι ίδιες και για τη διαδρομή κατά την οποία το νερό επιστρέφει στο δίκτυο. ΕΥΡΕΣΗ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΔΙΚΤΥΟΥ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ -Γραμμικές απώλειες δικτύου Η παρακάτω εξίσωση χρησιμοποιείται για την εύρεση των γραμμικών απωλειών του δικτύου και όλα τα μέλη της οποίας πολλαπλασιάζονται επί δυο (2) καθώς λαμβάνουμε υπόψη και την επιστροφή του νερού στο λέβητα: 33

35 Η εύρεση του συντελεστή τριβής f στα σημεία 1,2 και 3 του δικτύου θα πραγματοποιηθεί με τη χρήση του διαγράμματος Moody (Εικόνα 14). Από σχετική βιβλιογραφία πραγματοποιείται εύρεση της τραχύτητας (ε) των σωλήνων του συστήματος: ε= m 0.5 mm Για την εύρεση του συντελεστή τριβής (f) καθίσταται αναγκαίος ο υπολογισμός του αριθμού Reynolds στα σημεία 1,2 και 3 του δικτύου αντίστοιχα. Ο αριθμός Reynolds δίνεται από την εξίσωση: Άρα λοιπόν έχουμε: Σημείο 1 της διαδρομής Τραχύτητα ως προς τη διάμετρο: Σημείο 2 της διαδρομής Τραχύτητα ως προς τη διάμετρο: Σημείο 3 της διαδρομής Τραχύτητα ως προς τη διάμετρο: 34

36 Εικόνα 14-Διάγραμμα Moody Άρα λοιπόν σύμφωνα με το διάγραμμα Moody έχουμε: Κατά αυτόν τον τρόπο υπολογίζεται ο αριθμός των γραμμικών απωλειών στο δίκτυο: 35

37 -Τοπικές απώλειες δικτύου Όπως φαίνεται στο σχήμα (Εικόνα 22) το δίκτυο περιλαμβάνει τέσσερα (4) κύρια μέρη στα οποία συναντώνται τοπικές απώλειες. Η παρακάτω εξίσωση χρησιμοποιείται για την εύρεση των τοπικών απωλειών του δικτύου: Στο δίκτυο λοιπόν έχουμε: Δυο (2) συλλέκτες. Δίνεται ο συντελεστής τοπικών απωλειών του συλλέκτη: =1.8 Άρα: Έξι γωνίες. Δίνεται ο συντελεστής τοπικών απωλειών για τους γωνιακούς συνδέσμους: =0.9 -Στις πρώτες τέσσερις γωνίες ρέει ρευστό ταχύτητας : -Στις υπόλοιπες δυο γωνίες ρέει ρευστό ταχύτητας : Δυο (2) βάνες πάνω στις σωληνώσεις. Δίνεται ο συντελεστής τοπικών απωλειών για τις βάνες: =0.2 36

38 Δυο (2) διακόπτες τοποθετημένους στα σώματα. Δίνεται ο συντελεστής τοπικών απωλειών για τους διακόπτες: =10 Άρα λοιπόν συνολικά οι τοπικές απώλειες είναι: -Απώλειες λέβητα Πτώση πίεσης σε mm υδραργύρου: Για την εύρεση του μανομετρικού ύψους σε m έχουμε: Άρα οι συνολικές απώλειες του δικτύου είναι: ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗ ΓΙΑ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Η επιλογή του κατάλληλου κυκλοφορητή για το δίκτυο θέρμανσης πραγματοποιείται από το διάγραμμα χαρακτηριστικών καμπυλών, ένθετο των οποίων επισυνάπτεται παρακάτω. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, για την επιλογή κυκλοφορητή είναι αναγκαίο να γνωρίζουμε τη συνολική παροχή όγκου του δικτύου (άξονας x) καθώς και το ύψος του μανομετρικού (άξονας y) του δικτύου. Στην παρούσα εργαστηριακή άσκηση έχουμε: 37

39 Εικόνα 15-Χαρακτηριστικές καμπύλες για επιλογή κυκλοφορητή Wilo σταθερών στροφών Συμπερασματικά, τον καταλληλότερο κυκλοφορητή για το παρόν δίκτυο θέρμανσης αποτελεί ο κυκλοφορητής WILO με ρακoρ της σειράς Star RS 30/4. Όπως φαίνεται στο παραπάνω διάγραμμα, οι κυκλοφορητές RS 15/4, 25/4 και 30/4 ανήκουν στην ίδια καμπύλη, αλλά έγινε η επιλογή του κυκλοφορητή RS 30/4 καθώς η αρχική διάμετρος της σωλήνας του δικτύου ισούται με 28mm. Tέλος, αξιοσημείωτο το γεγονός ότι από την 1/01/2013 στο εμπόριο κυκλοφορούν μόνο ηλεκτρονικοί κυκλοφορητές και όχι συμβατικοί, όπως είναι δηλαδή οι παραπάνω (Εικόνα 15). Μια πολύ καλή και σχετικά οικονομική επιλογή ηλεκτρονικού κυκλοφορητή για το παρών δίκτυο θέρμανσης, αποτελεί ο ηλεκτρονικός κυκλοφορητής PICO 30/1-4 Εικόνα 10-Χαρακτηριστικές καμπύλες για επιλογή ηλεκτρονικού κυκλοφορητή υψηλής απόδοσης, τάση Volt. 38

40 Πίνακας συμβολισμών Φυσικό Μέγεθος Συμβολισμός Μονάδα Μέτρησης (S.I.) Συμβολισμός Μονάδας Μέτρησης Διάμετρος D Meter m Μήκος L - m Εμβαδόν επιφάνειας Α Βάρος Β Newton N Επιτάχυνση της βαρύτητας g - Χρόνος t second sec Ταχύτητα u - Μάζα m kilogram kg Πίεση P Pascal Pa Υδροστατική πίεση - Pa Διαφορά πίεσης ΔP - Pa Δυναμικό ιξώδες μ - Κινηματικό ιξώδες ν - Αριθμός γραμμομορίων n - mole Θερμοκρασία Τ Kelvin K Όγκος V - Πυκνότητα ρ - 39

41