Flutningsgeta hitaveituröra

Hvernig innra þvermál, rennslishraði og ΔT vinna saman og ákvarða hversu mikið varmaafl er hægt að flytja um lögn.
NORVION ACADEMY · FRÓÐLEIKUR

Flutningsgeta hitaveituröra

Hvernig innra þvermál, rennslishraði og ΔT vinna saman og ákvarða hversu mikið varmaafl er hægt að flytja um lögn.

Stærð rörsins ein segir ekki hversu mikið varmaafl það getur flutt. Flutningsgetan ræðst af samspili röramála, rennslis, hitamunar og hönnunarforsendna kerfisins.

GRUNNHUGTAKIÐ

Rör flytur vatn – vatnið flytur varmann

Til að meta flutningsgetu hitaveitulagnar þurfum við fyrst að vita hversu mikið vatn getur runnið um rörið við valinn rennslishraða. Síðan er hitamunur framrásar og bakrásar notaður til að reikna hversu mikið varmaafl það rennsli getur flutt.

ID Innra þvermál
→
A Flatarmál
→
v Rennslishraði
→
Q Rennsli
→
ΔT Hitamunur
→
MW Varmaafl
01
FYRSTA SKREF

Finndu raunverulegt innra þvermál

Flutningsgeta rörs byrjar á innra þvermálinu – ID. Það er vatnsrásin inni í rörinu sem skiptir máli fyrir rennslisútreikninginn.

ID = OD − 2e
YTRA ÞVERMÁL 110 mm OD
VEGGÞYKKT 10 mm e
INNRA ÞVERMÁL 90 mm ID

110 − (2 × 10) = 90 mm

02
ÞVERSKURÐARFLATARMÁL

Innra þvermál ákvarðar vatnsrásina

Þegar ID er þekkt má reikna flatarmál vatnsrásarinnar.

A = π × D² / 4

Þar sem þvermálið er í öðru veldi getur tiltölulega lítil breyting á innra þvermáli haft töluverð áhrif á flatarmálið.

ID 90 mm
DÆMI ID = 0,090 m A ≈ 0,00636 m²
03
RENNSLI

Flatarmál og hraði gefa rennslið

Þegar flatarmál vatnsrásarinnar er þekkt má reikna rúmmálsrennslið við valinn rennslishraða.

Q = A × v
Q Rennsli m³/s
A Flatarmál m²
v Rennslishraði m/s
DÆMI · ID 90 MM

Við 1,5 m/s rennslishraða

0,00636 m² × 1,5 m/s
≈ 9,54 l/s
≈ 34,4 m³/h
04
HITAMUNUR

ΔT breytir rennsli í varmaafl

Rennslið eitt segir ekki hversu mikið varmaafl er flutt. Einnig þarf að vita hitamuninn milli framrásar og bakrásar.

ΔT = Tfram − Tbak
FRAMRÁS 80°C
−
BAKRÁS 40°C
=
ΔT 40°C

Því meira ΔT sem kerfið nýtir, því meira varmaafl getur sama vatnsmagn flutt.

VARMAAFL

Rennsli × hitamunur = flutt varmaafl

Fyrir vatn má nota eftirfarandi nálgun þegar rennsli er gefið í l/s:

P ≈ Q × 4,186 × ΔT
P Varmaafl kW
Q Rennsli l/s
4,186 Eðlisvarmi vatns nálgun
ΔT Hitamunur °C
HEILDARDÆMI

110 × 10 mm rör · 1,5 m/s · ΔT 40°C

Nú getum við sett öll skrefin saman.

01 INNRA ÞVERMÁL 90 mm

110 − 2 × 10

02 FLATARMÁL 0,00636 m²

π × 0,09² / 4

03 RENNSLI 9,54 l/s

við 1,5 m/s

04 HITAMUNUR 40°C

80°C − 40°C

VARMAAFL 9,54 × 4,186 × 40 ≈ 1.598 kW ≈ 1,60 MW
Áætluð flutningsgeta við þessar forsendur: um 1,60 MW
05
SAMA RÖR · SAMA RENNSLI

ΔT hefur bein áhrif á flutningsgetuna

Ef rörið og rennslið haldast óbreytt breytist flutt varmaafl í beinu hlutfalli við ΔT.

ΔT Rennsli Varmaafl
20°C 9,54 l/s ≈ 0,80 MW
30°C 9,54 l/s ≈ 1,20 MW
40°C 9,54 l/s ≈ 1,60 MW
50°C 9,54 l/s ≈ 2,00 MW
Tvöfalt ΔT → um tvöfalt varmaafl við sama rennsli.

Eða öfugt: fyrir sama varmaafl þarf minna rennsli þegar ΔT er stærra.

06
SAMA RÖR · ΔT 40°C

Valinn rennslishraði breytir niðurstöðunni

Ef hraðinn er aukinn eykst rennslið og þar með reiknað varmaafl. Það þýðir þó ekki að alltaf sé rétt að velja meiri hraða.

1,0 m/s
≈ 1,07 MW
1,5 m/s
≈ 1,60 MW
2,0 m/s
≈ 2,13 MW
2,5 m/s
≈ 2,66 MW
!
Meiri hraði er ekki „ókeypis“ flutningsgeta.

Aukinn rennslishraði hefur áhrif á þrýstifall og getur aukið dæluþörf. Því þarf alltaf að skoða vökvafræðina samhliða varmaflutningnum.

MIKILVÆGUR MUNUR

„Flutningsgeta“ er ekki algilt hámark rörsins

Útreikningurinn sýnir áætlað varmaafl við ákveðnar forsendur. Endanlegt röraval þarf að taka tillit til fleiri þátta.

Δp Þrýstifall

Lengd, þvermál, rennsli og hrýfi hafa áhrif á þrýstitap lagnarinnar.

v Rennslishraði

Valinn hraði þarf að henta kerfinu og rekstrarforsendum þess.

PN Þrýstiþol

Rör og búnaður þurfa að uppfylla þrýstikröfur kerfisins.

T Hitastig

Hitastig getur haft áhrif á leyfilegan rekstur ákveðinna rörakerfa.

⌁ Fittings og lokar

Beygjur, lokar og annar búnaður bæta við staðbundnu þrýstitapi.

P Dælur

Dælan þarf að geta skilað nauðsynlegu rennsli við þrýstimótstöðu kerfisins.

HEILDARMYNDIN

Rörastærð og varmaafl þarf að skoða saman

RÖR OD + veggur
→
VATNSRÁS ID + A
→
VÖKVAFRÆÐI Q + v + Δp
→
VARMAFLUTNINGUR Q + ΔT
→
NIÐURSTAÐA MW
MUNA

ID → A → Q → ΔT → MW

Flutningsgeta hitaveiturörs verður ekki ákvörðuð út frá nafnstærð einni saman. Byrja þarf á raunverulegu innra þvermáli, reikna rennslið við valinn rennslishraða og nota síðan ΔT til að meta varmaaflið.

Að lokum þarf að sannreyna að þrýstifall, þrýstiþol, hitastig, dælur og aðrar rekstrarforsendur styðji valið.

Athugið

Dæmin hér eru einfölduð til fræðslu og nota nálgun fyrir vatn. Raunveruleg hönnun lagnakerfis þarf að taka mið af eiginleikum vökvans, þrýstifalli, staðbundnu viðnámi, rörakerfi, búnaði, hitastigi og öðrum verkefnasértækum forsendum.