Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Энергоэффективность полимерных труб. Часть 1

14 июля 2019
Энергоэффективность полимерных труб. Часть 1
Автор
Автор статьи: Юрий Белоусиков

В этом цикле статей рассмотрим вопросы энергопотребления трубопроводных систем и поговорим о мощности, необходимой для циркуляции воды в системах отопления в строительных сетях с использованием различных пластиковых труб, в том числе рассмотрим влияние скорости потока и температуры воды. Все расчёты были сделаны в конце 1990-х годов и опубликованы в англоязычных источниках (например, в статье под названием Energy performance of plastic pipes за авторством М. Хаммада (M. Hammad), специалиста Иорданского университета), однако их актуальность не подвергается сомнению и сегодня, спустя 20 лет после публикации. Кроме того, данные материалы, которые несомненно будут полезны проектировщикам, не были переведены на русский язык. Мы взяли на себя смелость восполнить этот пробел и в сжатом виде представить эти материалы, привести важные расчёты и, конечно, результаты экспериментов и выводы по ним.

На основании результатов падения давления можно будет разделить элементы трубопроводных систем на трубы высокого и среднего качества, и спрогнозировать коэффициенты шероховатости этих двух классов. Несмотря на то, что испытания проводились на трубах конкретных марок, исследование актуально для любых трубопроводных систем, поскольку полученные результаты можно экстраполировать на трубы любых марок с аналогичными или подобными характеристиками. Вначале отметим, что циркуляционные насосы в контурах отопления потребляют энергию пропорционально массовому расходу воды и напору, необходимому для циркуляции.

Напор, необходимый для циркуляции воды, равен перепаду давления (DP) в контуре, который составлен из сети труб. Перепад давления в трубах представлен следующим уравнением: DP = f (L / d) (rV2 / 2), где f — это коэффициент трения, L — длина трубы (в метрах), V — скорость потока (в м/с), r — плотность жидкости (в кг/м3), а d — диаметр (м). f — безразмерная величина, значение которой зависит от числа Рейнольдса (Re), она рассчитывается по формуле: f = C (Re) n (2) с C и n в качестве констант. Из этого ясно, что энергопотребление любого циркуляционного насоса системы отопления зависит именно от величины f.

Энергоэффективность полимерных труб. Часть 1

Энергосбережение считается важнейшей задачей во всем мире и в особенности тех, которые не занимаются добычей полезных ископаемых (таких как нефть, уголь), однако энергосберегающие технологии получили заметный импульс и в сырьевых странах, а сравнительно недавно добрались и до России. Энергия, потребляемая системами отопления, считается одной из основных энергетических потребностей. Хотя небольшая её часть расходуется электрическими приводами циркуляционных насосов, любая попытка уменьшить энергию, особенно электрическую, всегда приветствуется. Более 50% недавно построенных зданий в мире используют пластиковые трубы.

Мы не будем рассматривать здесь вопросы падения давления оборотной воды в таких сетях и размеры циркуляционного насоса, а также эффект старения, поскольку это исследование было направлено на выявление фактов падения давления и экономических последствий для различных пластиковых труб. Документ включает описание испытательного стенда, а также результаты этой работы и соответствующие выводы. Результаты включают описание перепада давления и коэффициента трения для пяти различных продуктов, которые использовались в этом исследовании, вывод констант предсказанных моделей и применение результатов, которые подчеркивают значимость этой работы.

Энергоэффективность полимерных труб. Часть 1

Итак, испытательная установка представляла собой резервуар для нагрева и хранения воды, подключенный к циркуляционному насосу, работающему со скоростью до 2800 об/мин, мощностью 0,5 л.с., с перепускным клапаном. Коллектор подачи соединили с обратным трубопроводом. На этой установке испытывали пять экземпляров труб длиной 3 метра каждый. Клапаны были установлены на каждом входном патрубке. Резервуар для нагрева воды содержал электрический нагреватель 2,5 кВт с терморегулятором для поддержания выбранной температуры постоянной. Перепускной клапан насоса (с фиксированной скоростью потока) использовался для изменения скорости потока через образцы. Трубы отводили на 25 см вниз от впускных клапанов и затем ещё на 2,5 м вниз, оба крана были соединены с ртутным манометром для измерения перепада давления, который представляет собой перепад давления вдоль трубы.

Скорость потока измерялась с помощью калиброванного ротаметра с положительным смещением. Для измерения температуры воды использовались цифровые термометры с медно-константановыми термопарами. После выбора определённой температуры воды насос работал с необходимой скоростью потока через один из пяти образцов, в то время как клапаны остальных четырёх были закрыты. В тот момент, когда температура воды достигала установленного значения, записывали следующие переменные: температура, T (°C); скорость потока, Вт (л/с) и перепад давления, DP (мм). Одна и та же процедура была повторена для всех образцов для одной и той же температуры и для разных скоростей потока. Затем была выбрана другая температура, и процедура повторялась. Испытания повторяли при комнатной температуре (в данном случае было взято значение +20 °С), а также при +50 °С, +60 °С, +70 °С, +80 °С и +90 °С.

Энергоэффективность полимерных труб. Часть 1

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад