Гидравлический расчет системы отопления частного дома

Расчет системы отопления

Владельцу отопительной сети бывает трудно найти вразумительный ответ, как сделать расчет домашнего отопления. Это происходит одновременно из-за большой сложности самого расчета, как такового, и вследствие предельной простоты получения искомых результатов, о чем обычно специалисты не любят распространяться, считая, что и так все понятно.

По большому счету сам процесс расчета нас интересовать не должен. Нам важно как-то получить правильный ответ на имеющиеся вопросы о мощностях, диаметрах, количествах… Какое оборудование применить? Ошибки здесь быть не должно, иначе произойдет двойная или тройная переплата. Как же правильно рассчитать систему отопления частного дома?

Почему большая сложность

Расчет системы отопления с допустимыми погрешностями под силу разве что лицензированной организации. Ряд параметров в бытовых условиях просто не определимы.

Сколько энергии теряется из-за обдува ветром? — а когда подрастет дерево рядом?
Сколько солнце загоняет энергии в окна? — а сколько будет, если окна не помыть полгода?
Сколько тепла уходит с вентиляцией? — а после образования щели под дверью из-за отсутствия замены уплотнителя?
Какая реальная влажность пенопласта на чердаке? — а зачем она нужна, после того как его подъедят мыши….

Во всех вопросах показана существующая динамика изменения теплопотерь с течением времени у любого дома. Зачем же тогда точность на сегодня? Но даже на текущий момент, нельзя в бытовых условиях высчитать точно параметры системы отопления исходя из теплопотерь.
Гидравлический расчет тоже сложный.

Как определить теплопотери

Известна некая формула, согласно которой теплопотери напрямую зависят от отапливаемой площади. При высоте потолка до 2,6 метра в самый холодный месяц в «нормальном» доме теряем 1 кВт с 10 м кв. Мощность отопления должна это перекрыть.

Реальные теплопотери частных домов чаще находятся в пределах от 0,5 кВт/10 м кв. до 2,0 кВт/10 м кв. Этот показатель характеризует энергосберегающие качества дома в первую очередь. И меньше зависит от климата, хоть его влияние остается значительным.

Какие удельные теплопотери будут у дома, кВт/10 м кв.?

0,5 – энергосберегающий дом
0,8 – утепленный

1,0 – утепленный «более-менее»
1,3 – слабая теплоизоляция
1,5 – без утепления
2,0 – холодные тонкие материалы, имеются сквозняки.

Общие теплопотери для дома можно узнать умножив приведенное значение на отапливаемую площадь, м. Но это все нас интересует для определения мощности теплогенератора.

Расчет мощности котла

Недопустимо принимать мощность котла исходя из теплопотерь больше чем 100 Вт/м кв. Это значит отапливать (засорять) природу. Теплосберегающий дом (50 вт/м кв.) делается, как правило, по проекту, в котором расчет системы отопопления произведен. Для других домов принимается 1кВт/10 м кв., и не больше.

Если дом не соответствует названию «утепленный», особенно для умеренного и холодного климата, значит он должен быть приведен в такое состояние, после чего уже подбирается отопление по тому же расчету – 100 Вт на метр квадратный.

Расчет мощности котла выполняется по следующей формуле – теплопетери умножить на 1,2,
где 1,2 – резерв мощности, обычно используемый для нагрева бытовой воды.
Для дома 100 м кв. – 12 кВт или чуть больше.

Расчеты показывают, что для не автоматизированного котла резерв может быть и 2,0, тогда топить нужно аккуратно (без закипания), но можно быстрее разогревать дом при наличии и мощного циркуляционного насоса. А если в схеме имеется теплоаккумулятор то и 3,0 – допустимые реалии по теплогенерации. Но не окажутся ли они неподъемными по цене? Об окупаемости оборудования речь уже не идет, только об удобстве пользования…

Послушаем эксперта, он расскажет, как лучше подобрать котел на твердом топливе для дома, и какую мощность принять…

При выборе твердотопливного котла

Стоит рассматривать только твердотопливные котлы классической конструкции, как надежные, простые и дешевые и лишенные недостатков бочкообразных устройств под названием «длительного горения» …В обычном твердотопливном котле верхняя загрузочная камера всегда даст немного дыма в помещение. Более предпочтительны котлы с фронтальной камерой загрузки, особенно, если они установлены в жилом доме.
Чугунные котлы требуют защиту от холодной обратки, боятся залпового вброса холодной воды, например, при включении электричества. Качественную схему нужно предусмотреть заранее.
Защита от холодной обратки также желательна для любого вида котла, чтобы не образовывался агрессивный конденсат на теплообменнике, при его температуре ниже 60 град.
Твердотопливный котел желательно брать повышенной мощности, например, двухратной мощности от требуемой. Тогда не нужно будет постоянно стоять у маломощного котла и подбрасывать дрова, чтобы он развил нужную мощность. Процесс при не интенсивном горении будет на порядок комфортнее…
Желательно приобретать котел с подачей вторичного воздуха, для дожига СО при неинтенсивном горении. Повышаем КПД и комфортность топки.

Распределение мощности по дому

Генерируемая котлом мощность должна равномерно разойтись по всему дому, не оставить холодных зон. Равномерный прогрев здания будет обеспечен, если мощность установленных радиаторов в каждой комнате будет компенсировать ее теплопотери.

Суммарная мощность всех радиаторов должна быть немного большей чем у котла. В дальнейшем мы будем исходить из следующих расчетов.

Во внутренних комнатах радиаторы не устанавливаются, возможен лишь теплый пол.

Чем длиннее наружные стены комнаты и чем больше в них площадь остекления, тем больше она теряет тепловой энергии. В комнате с одним окном к обычной формуле расчета теплопотерь по площади применяется поправочный коэффициент (приблизительно) 1,2.
С двумя окнами – 1,4, угловая с двумя окнами – 1,6, угловая с двумя окнами и длинными наружными стенами – 1,7, например.

Вычисление мощности и выбор параметров устанавливаемых радиаторов

Производители радиаторов указывают паспортную тепловую мощность своих изделий. Но мелко-неизвестные при этом завышают данные как хотят (чем мощнее – лучше купят), а крупные указывают значения для температуры теплоносителя 90 град и др., которые редко бывают в реальной отопительной сети.

Поэтому принято считать, что в среднем секция радиаторов (500 мм между патрубками вне зависимости от дизайна, материала) будет реально, без перегрева котла, отдавать тепловую мощность около 150 Вт.

Тогда обычный 10 секционный радиатор из магазина – принимается как 1,5 кВт. Угловая комната с двумя окнами площадью 20 м кв. должна терять энергии 3 кВт (2кВт умножить на коэффициент 1,5). Следовательно, под каждым окном в данной комнате нужно разместить
минимум по 10 секций радиатора – по 1,5 кВт.

Для полноценной системы отопления желательно не учитывать мощность теплого пола – радиаторы должны справиться сами. Но чаще удешевляют радиаторную сеть в 2 – 4 раза, — только лишь для доп. подогрева и создания тепловых завес. Как совмещать радиаторы с теплым полом

В чем особенность гидравлического расчета

Если котел уже подобран исходя из площади, то почему бы не подобрать подобным методом насос и трубы, тем более, что шаг градации их параметров намного больше, чем мощности у котлов. Грубый подбор в магазине ближайшего большего параметра не требует точнейших расчетов, если сеть типична и компактна и применяются стандартизированное оборудование – циркуляционные насосы, радиаторы и трубы для отопления.

Так для дома площадью 100 м кв. предстоит выбрать насос 25/40, и трубы 16 мм (внутренний диаметр) для группы радиаторов до 5 шт. и 12 мм для подключения 1 — 2 шт. радиаторов. Как бы мы не старались усовершенствовать свой гидравлический расчет, ничего другого выбрать не придется…
Для дома площадью 200 м кв. – соответственно насос 25/60 и трубы от котла 20 мм (внутренний д.) и далее по разветвлениям как указано выше….

Для совершенно не типичных большой протяженности сетей (котельная находится на большом расстоянии от дома) действительно лучше рассчитать гидравлическое сопротивление трубопровода, исходя из обеспечения доставки необходимого количества теплоносителем по мощности и подобрать особенный насос и трубы согласно расчета…

Подбор параметров насоса для отопления дома

Конкретнее о выборе насоса для котла в доме на основе тепловых гидравлических расчетов. Для обычных 3-х скоростных циркуляционных насосов, выбираются следующие их типоразмеры:

для площади до 120 м кв. – 25-40,
от 120 до 160 – 25-50,
от 160 до 240 – 25-60,
до 300 – 25-80.

Но для насосов под электронным управлением Grundfos рекомендует чуть увеличивать типоразмер, так как эти изделия умеют вращаться слишком медленно поэтому не будут излишними на малых площадях. Для линейки Grundfos Alpha рекомендованы производителем следующие параметры выбора насоса.

Вычисление параметров труб

Существуют таблицы по подбору диаметра труб, в зависимости от подключенной тепловой мощности. В таблице приведены количество тепловой энергии в ваттах, (под ним количество теплоносителя кг/мин), при условии:
— на подаче +80 град, на обратке +60 град, воздух +20 град.

Понятно, что через металлопластиковую трубу диаметром 12 мм (наружный 16 мм) при рекомендуемой скорости в 0,5 м/сек пройдет примерно 4,5 кВт. Т.е. мы можем подключить этим диаметром до 3 радиаторов, во всяком случае отводы на один радиатор будем делать только этим диаметром.

Далее трубой 16 мм (20 мм наружный), при той же скорости можем подключить радиаторы до 7,2 кВт – до 5 радиаторов без проблем…

20 мм (25 мм наружный) – почти 13 кВт – магистраль от котла для небольшого дома – или этаж до 150 м кв.

Следующий диаметр 26 мм (32 металлопластик наружный) – более 20 кВт применяется уже редко в главных магистралях. Устанавливают меньший диаметр, так как это участки трубопровода обычно короткие, скорость можно увеличивать, вплоть до возникновения шума в котельной, игнорируя небольшое повышение общего гидравлического сопротивления системы, как не значительное…

Выбор полипропиленовых труб

Полипропиленовые трубы для отопления более толстостенные. И стандартизация по ним идет по наружному диаметру. Минимальный наружный диаметр 20 мм. При этом внутренний у трубы PN25 (армированная стекловолокном, для отопления, макс. +90 град) будет приблизительно 13,2 мм.

В основном применяются диаметры наружные 20 и 25 мм, что грубо приравнивается по передаваемой мощности к металлопластику 16 и 20 мм (наружный) соответственно.

Полипропилен 32 м и 40 мм применяются реже на магистралях больших домов или в особых каких-то проектах (самотечное отопление, например).

Стандартные наружные диаметры полипропиленовых труб РN25 — 20, 25, 32, 40 мм.
Соответствующий внутренний диаметр — 13,2, 16,6, 21,2, 26,6 мм

Таким образом на основании теплотехнического и гидравлического расчетов мы выбрали диаметры трубопроводов, в данном случае из полипропилена. Ранее мы рассчитали мощность котла для конкретного дома, мощность каждого радиатора в каждой комнате, и подобрали необходимые характеристики насоса твердотопливного котла для всего этого хозяйства, — т.е. создали полный расчет системы отопления дома.

Гидравлический расчет системы отопления: пример, сопротивление отопительных приборов

Гидравлический расчет системы отопления

Централизованный тип постепенно уступает место автономной системе отопления. Многие принимают решение обогревать помещения собственными силами, желая создать идеальное сочетание экономичности, тепла и комфорта. Именно поэтому особую актуальность приобретает гидравлический расчет системы отопления.

На начальном этапе предстоят финансовые траты. Однако новейшее отопительное оборудование обладает инновационным подходом к процессу регулирования подачи тепла по сравнению со старым, поэтому вложенные деньги быстро окупаются. Но такую гармонию могут обеспечить лишь системы, созданные по всем правилам. Они смогут профессионально преодолеть возникающее гидравлическое сопротивление.

Для чего делается расчет

Вычисления производят в первую очередь для того, чтобы определить такие характеристики циркуляционного насоса, как производительность и напор, которые позволят системе отопления работать с наибольшей эффективностью.

Конечно, какую-то циркуляцию в контуре создаст любой насос, даже самый маломощный, но насколько экономичной будет такая схема? Часто бывает так, что и котел исправно работает и радиаторов в доме достаточно, но они не греют из-за слабой циркуляции в системе.

Чтобы контуры отопления работали в полную силу, необходимо, чтобы насос преодолел гидравлическое сопротивление элементов системы потоку воды в трубах, а также потери давления. Но и насос большей мощности, чем нужно, также приведет к нежелательным эффектам. Кроме повышенного расхода электроэнергии, превышение давления плохо скажется на долговечности соединений, а увеличение скорости продвижения теплоносителя приведет к возникновению шумов.

Правильно рассчитанное гидравлическое сопротивление и качественная регулирующая арматура – наиболее эффективное сочетание.

Соблюдение ключевых условий обеспечивают следующие факторы:

снабжение отопительных приборов должно осуществляться в достаточном объеме для идеального баланса в помещении при температурных колебаниях воздуха снаружи и в жилище;
минимизация затрат на эксплуатацию, чтобы преодолеть системное гидравлическое сопротивление;
снижение капитальных затрат во время прокладки отопления.

Что учитывается в расчете?

Перед тем как начинать вычисления, следует выполнить ряд графиче

ских действий (часто для этого применяется специальная программа). Гидравлический расчет предполагает определение показателя баланса тепла помещения, в котором происходит отопительный процесс.

Для расчета системы рассматривается самый протяженный контур отопления, включающий наибольшее количество приборов, фитингов, регулирующей и запорной арматуры и наибольший перепад давления по высоте. В расчете участвуют такие величины:

материал трубопроводов;
суммарная длина всех участков трубы;
диаметр трубопровода;
изгибы трубопровода;
сопротивление фитингов, арматуры и отопительных приборов;
наличие байпасов;
текучесть теплоносителя.

Чтобы учесть все эти параметры существуют специализированные компьютерные программы, как пример — «НТП Трубопровод», «Oventrop CO», HERZ С.О. версии 3.5. или множество их аналогов, облегчающие специалистам производство расчетов.

Они содержат необходимые справочные данные по каждому элементу системы теплоснабжения и позволяет автоматизировать сам расчет. Однако проделать львиную долю работы, определить узловые точки и внести все данные для расчета и особенности схемы трубопровода придется пользователю. Для удобства целесообразно постепенно заполнять заранее созданную форму в MS excel.

Сделать верные расчеты в части преодоления сопротивления – это самый трудоемкий, но нео

бходимый шаг при проектировании отопительных систем водяного типа.

Выбор радиаторов и длины участков трубопровода

Необходимо определиться с видом устройств для отопления и проставить места их расположение на плане помещения. Далее должно быть принято решение об итоговой конфигурации отопительной системы, вида трубопровода (однотрубный или двухтрубный), арматуры для запора и регулирования (клапана, регуляторы, вентили, датчики давления, расхода и температуры).

Затем на вычерченной схеме указывается номер тепловых нагрузок и точная длина участков, для которых производится расчет. В заключении определяется «циркулирующее кольцо». Оно представляет собой контур замкнутого вида, который включает в себя все последовательные трубопроводные участки, на которых ожидается повышенный расход носителя тепла на расстоянии от источника, излучающего теплоэнергию, до самого дальнего прибора отопления (при двухконтурной системе) или до приборной ветки (при однотрубной системе) и назад к отопительному механизму.

Нюансы

При гидравлическом расчете с помощью компьютера excel – не единственная, хоть и наиболее простая. Для данного вида подсчетов разработаны специализированные программы, с которыми работать значительно проще.

В роли расчетного трубопровода обычно выступает участок, имеющий неизменный расход носителя тепла и постоянный диаметр. Так будет проще получить правильные данные. Он определяется по тепловому балансу помещения.

Нумерация участков должна происходить от теплового источника. Чтобы обозначить узловые точки на трубопроводе, который осуществляет подачу, в местах ответвлений применяют буквы алфавита. На магистралях сборного типа в соответствующих узлах их обозначают штрихами (пример хорошо это иллюстрирует).

Узловые точки на ответвлениях приборных веток обозначаются арабскими цифрами. Каждая соответствует номеру этажа, если применяется система горизонтального типа, или номеру ветки-стояка с приборами, если речь идет о вертикальной системе. В номер всегда входят две цифры – начало и конец участка. Длина трубопроводных участков определяется по плану, который вычерчивается в масштабе. Точность составляет 0,1 м.

Расчет однотрубной системы отопления рекомендуется проводить при одинаковых (постоянных) или различных (переменных) перепадах температуры воды в стояках методом характеристик сопротивления. При этом следует применять верхнюю разводку, при которой обеспечивается движение воды к отопительному прибору «сверху-вниз».

Скачать пример гидравлического расчета

Гидравлический расчет систем отопления. Отопление в частном доме

Современная система отопления – это демонстрация совершенно нового подхода к ее регулированию. На сегодняшний день это не предварительная регулировка перед пуском системы со снятием последующего гидравлического режима работы. Современное отопление в частном доме в процессе работы имеет постоянно меняющийся тепловой режим. От оборудования требуется не только отслеживать изменения в нагреве помещения, но и правильно на них реагировать.

Условия эффективной работы системы

Есть несколько пунктов, соблюдение которых обеспечит качественную и эффективную работу системы отопления:

Подача теплоносителя к отопительным приборам должна производиться в количества, которые обеспечат тепловой баланс помещения с учетом постоянно меняющейся температуры наружного воздуха и в зависимости от температурного режима помещения, определяемого его владельцем.
Снижение затрат, в том числе энергетических, на преодоление гидравлического сопротивления.
Снижение материальных затрат при монтаже системы отопления, что также зависит от диаметра прокладываемых трубопроводов.
Низкий уровень шума, стабильность и надежность работы отопительных приборов.

Как правильно рассчитать систему отопления

Для расчета отопления в частном доме необходимо знать необходимое количество тепла. Для этого рассчитывают теплопотери всего дома в теплое и холодное время года. Сюда входят потери тепла через оконные, дверные проемы, ограждающие конструкции и т. д. Это достаточно трудоемкие расчеты. Принято считать, что в среднем источник тепла должен выдавать 10 кВт на 100 м ^{2 из} отапливаемая площадь.

Под системой отопления понимается взаимосвязь между совокупностью устройств: трубопроводов, насосов, запорно-регулирующей аппаратуры, средств управления и автоматики для передачи тепла от источника непосредственно в помещение.

Типы котлов отопления

Перед выполнением гидравлического расчета систем отопления необходимо правильно выбрать котел (источник тепла). Существуют следующие виды котлов: электрические, газовые, твердотопливные, комбинированные и другие. Выбор в большинстве случаев зависит от преобладающего в районе проживания топлива.

Электрический котел

Из-за проблем с подключением к электросети и достаточно высокой цены на электроэнергию это оборудование не нашло своего широкого распространения.

Котел газовый

Для установки такого котла ранее требовалось специальное отдельное помещение (котельная). В настоящее время это относится только к оборудованию с открытой камерой сгорания. Подобный вариант наиболее распространен в местах с газификацией.

Котел на твердом топливе

При относительной доступности топлива данное оборудование не пользуется большой популярностью. Есть некоторые неудобства при его эксплуатации. В течение дня необходимо несколько раз сделать топку. Кроме того, режим теплообмена имеет циклический характер. Использование этих котлов облегчается (уменьшается количество топок) применением термоцилиндра или топлива с высокой температурой горения, благодаря чему увеличивается время горения за счет регулируемой подачи воздуха. Это можно сделать и с помощью водяных теплоаккумуляторов, к которым подключено центральное отопление.

Необходимые параметры для расчета мощности

_Wd - удельная мощность источника тепла (котла) на площадь здания 10 м ² с учетом климатических условий региона.
S – площадь отапливаемого помещения.

Также существуют общепринятые значения удельной мощности, которые зависят от климатической зоны:

Вт _уд = 0,7-0,9 для Южного региона.
W _ud = 1,2-1,5 для Центрального района.
Ш _уд = 1,5-2,0 - для Северного региона.

Формула для мощности котла

Прежде чем приступить к такому ответственному мероприятию, как гидравлический расчет систем отопления, необходимо определить мощность источника тепла по следующей формуле:

Вт _кат = S×W _уд/10.

Для удобства расчета берем среднее значение _Wd на 1 кВт, поэтому получаем, что 10 кВт должны приходиться на 100 м 2 ^из отапливаемой площади. В итоге схема монтажа системы отопления будет зависеть от площади дома.

В остальных случаях применяют принудительную циркуляцию теплоносителя с помощью циркуляционных насосов.

Двухтрубная система

Это классический вариант системы отопления, зарекомендовавший себя наилучшим образом за долгое время эксплуатации. Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления будет рассмотрен ниже. Почему это так называется? Дело в том, что в основе инженерного проекта лежала прокладка нескольких трубопроводов по этажам здания. Отопительный прибор был подключен к одному стояку с горячей водой на всех этажах, а охлажденная вода от отопительного прибора поступала в проложенный сбоку трубопровод.

В результате еще не остывший теплоноситель из первого аппарата поступал в аппарат, расположенный этажом ниже, а циркулирующая жидкость имела такую же температуру, как и в первом. Таким образом, температура теплоносителя в первом и последнем трубопроводах была одинаковой - значит, и теплоотдача была одинаковая.

Двухтрубная система отопления – преимущества

Центральное отопление в частном доме с двухтрубной системой имеет следующие преимущества:

На каждом этаже с подогревом обеспечивается равномерный нагрев всех приборов.
По сравнению с однотрубной системой можно отапливать намного больше помещений.
Регулировка температуры в каждой комнате.

Расчетно-графические работы

Выполняя комплексный гидравлический расчет систем отопления, прежде всего, необходимо произвести ряд предварительных мероприятий:

Определяется тепловой баланс отапливаемого сооружения.
Выбирается тип отопительных приборов, после чего они схематически располагаются на плане помещения.
Далее принимается решение о размещении всех тепловых пунктов, типе и материалах трубопроводов, регулирующих и запорных устройств.
Для выполнения гидравлического расчета систем отопления потребуется начертить принципиальную схему в аксонометрии с указанием расчетных нагрузок и длин участков.
Магистральное кольцо определяется как замкнутый участок, включающий последовательно расположенные участки трубопроводов, имеющие максимальный расход теплоносителя от источника теплоты к наиболее удаленному отопительному прибору.

За расчетное сечение принимается такое, которое имеет постоянный расход теплоносителя и одинаковое поперечное сечение.

Пример гидравлического расчета системы отопления

На расчетном участке тепловая нагрузка равна тепловому потоку, который должен быть передан по подающей магистрали, а на обратной стороне уже переданной циркулирующей жидкости, прошедшей по этому участку .

Расход теплоносителя G _i _- _j , kg / h is calculated by the following formula:

G _i _- _j = 0. 86 × Q _i _- _j / (t ₂ -t ₀ ), где

G _i _- _j - количество теплоты в расчетном интервале ij;

T ₂ -t ₀ – расчетные температуры горячих и холодных жидкостей соответственно.

Как подобрать диаметр трубопроводов

Для снижения затрат на преодоление сопротивления при движении циркулирующей жидкости диаметры трубопроводов должны располагаться в пределах минимальной скорости теплоносителя, что требуется для удаления пузырьков воздуха, способствующих возникновению воздушных пробок. Для их уменьшения диаметр трубопроводов уменьшают до минимального значения, что не приводит к возникновению гидравлических шумов в арматуре и трубах системы.

Все производственные трубопроводы делятся на полимерные и металлические. Первые более прочны, вторые - механически прочнее. Какие трубы использовать в системе отопления, зависит от ее индивидуальных особенностей.

Гидравлический расчет системы отопления - программа

Учитывая объем работ, которые необходимо выполнить на этапе проектирования, можно использовать специализированное программное обеспечение.

Программа по исходным данным производит автоматический подбор трубопроводов необходимого диаметра, предварительную настройку регулирующей и балансировочной арматуры, термостатической арматуры и автоматических регуляторов в системе отопления. Также программа может самостоятельно оценить размер необходимых отопительных приборов.

Тепло и его влияние на гидравлические системы

Что такое тепло?

Теплота представляет собой форму энергии, связанную с движением атомов или молекул в твердых телах и способную передаваться через твердые и жидкие среды путем теплопроводности, через жидкие среды посредством конвекции и через пустое пространство посредством излучения.

Для использования в гидравлических приложениях нам необходимо перевести вышеприведенное определение в более работоспособное утверждение, которое поможет нам лучше понять физику, лежащую в основе этого явления, называемого теплом. Что-то вроде «Каждый раз, когда жидкость течет от высокого давления к более низкому давлению, не производя механической работы, выделяется тепло».

Причины выделения тепла

Ограничение потока или дросселирование
- Использование регуляторов расхода, пропорциональных, редукционных, предохранительных, редукционно-сбросных, уравновешивающих и сервоклапанов создает перепад давления для выполнения своей работы.
Чрезмерная скорость потока
- Неправильный размер проводников жидкости может привести к выделению тепла. Например, для трубы с наружным диаметром ½ дюйма скорость потока 10 галлонов в минуту выделяет тепло со скоростью около 25 БТЕ/фут-ч. Удвоение скорости потока до 20 галлонов в минуту увеличивает тепловыделение в 8 раз, примерно до 200 БТЕ/фут-ч. Вот несколько практических правил при определении скорости гидравлического проводника:

Всасывающие трубопроводы насоса должны быть рассчитаны на скорость 2–4 фута/сек
Возвратные линии должны быть рассчитаны на скорость 10–15 футов/сек.
Линии среднего давления (500–2000 фунтов на квадратный дюйм) должны быть рассчитаны на скорость 10–15 футов/сек.
Линии высокого давления (3000–5000 фунтов на квадратный дюйм) должны быть рассчитаны на скорость 20–30 футов/сек.

Проскальзывание в насосах
- По мере износа насосов увеличивается внутренняя утечка или «проскальзывание». В насосах с фиксированным рабочим объемом эта утечка течет от выхода высокого давления обратно через насос к входу низкого давления. В насосе с компенсацией давления этот поток вытесняется через дренаж корпуса. Когда это происходит, жидкость переходит от высокого давления к низкому давлению, не совершая никакой механической работы, тем самым выделяя тепло.
Внутренняя утечка в клапанах
- По мере износа клапанов в них образуются пути утечки, которые позволяют маслу под высоким давлением просачиваться в порт низкого давления, создавая тепло.
Газонаполненные аккумуляторы
- Пульсирующие аккумуляторы могут создавать высокое давление на стороне газа. Это тепло может передаваться обратно в масло, повышая температуру и создавая горячую точку в вашей гидравлической системе.
Нерегенеративное высвобождение потенциальной энергии
- Когда груз поднимается с помощью гидравлики, потенциальная энергия накапливается в грузе. Сброс нагрузки обычно включает нерекуперативное дросселирование, при котором выделяется тепло.

Воздействие тепла на систему

Тепло оказывает множество вредных воздействий на компоненты гидравлической системы. Но самым пагубным действием тепла является распад масла. Температура масла должна поддерживаться на уровне 120°F для оптимальной работы и никогда не должна превышать 150°F. При высоких температурах окисление масла ускоряется. Это окисление сокращает срок службы жидкости из-за образования кислот и шлама, которые разъедают металлические детали. Эти кислоты и шлам забивают отверстия клапана и вызывают быстрый износ движущихся компонентов. Химические свойства многих гидравлических жидкостей могут резко измениться в результате повторяющихся циклов нагрева/охлаждения до экстремальных температур. Такое изменение или выход из строя гидравлической среды может нанести серьезный ущерб гидравлическим компонентам, особенно насосному оборудованию. Другим эффектом тепла является снижение вязкости масла и его способности эффективно смазывать движущиеся части насоса и связанного с ним гидравлического оборудования.

Полезные тепловые расчеты

HP = лошадиная сила
галлонов в минуту =
PSI = фунты на квадратный дюйм
- л.с. = галлонов в минуту x фунтов на квадратный дюйм / 1714
- 1 л.с. = 2545 x БТЕ/час
- л.с. x 746 =
- кВт x 3413 = БТЕ/час
- кВт x 1341 =

Отвод тепла от стального резервуара

HP (тепло) = 0,001 x T x A

A = площадь поверхности резервуара в квадратных футах. Площадь поверхности дна резервуара может использоваться только в расчеты, если бак находится на высоте 6,0 дюймов от земли.

T = разница в градусах Фаренгейта между температурой окружающего воздуха и маслом внутри бака.