Гидравлика систем отопления и охлаждения

Обший авторитет терморегулятора

Эффективная работа терморегулятора зависит как от декларируе­мых производителем характеристик, так и от условий, в которых он ра­ботает. Она определяется соответственно внутренним и внешним авто­ритетами. Их произведение называют общим авторитетом терморегуля­тора [21]:

Д/>-ДР2 Л/> ар,-ар2

а = а а = — ------- ------ L =—----------------------------------- (4.6)

Щ АР АР V ’

где АР j и аР2 — см. в п. 4.2.4.4; АР — см. в п. р. 3.3.

Общий авторитет определяет долю потерь давления в регулирую­щем сечении терморегулятора, вызванную смещением затвора клапана и характеризуемую активной составляющей потерь давления аР1-АР2 от располагаемого давления АР на регулируемом участке. Сравнивая уравнения внутреннего (4.4) и общего (4.6) авторитетов, приходим к вы­воду об идентичности. Отличие состоит лишь в знаменателях, причем уравнение общего авторитета приобретает вид уравнения внутреннего ав­торитета при поддержании на регулируемом участке перепада давления, равного 10 кПа, то есть такого же, как и при определении внутреннего ав­торитета по нормативу [16]. Таким образом, уравнение (4.6) в неявном виде указывает на проектное потокораспределение терморегулятора при его установке в систему обеспечения микроклимата. Следовательно, диапазоны работоспособности терморегулятора, определенные в п. п. 4.2.4.2 по внутреннему авторитету, в полной мере соотносятся и к внешнему авторитету, поэтому эффективное потокораспределение терморегулятором в реальных условиях достигается при а* = 0,3...0,7.

Из приведенного выше уравнения следует, что общие авторитеты у конструктивно одинаковых терморегуляторов (с равными внутренни­ми авторитетами) отличаются при неравных внешних авторитетах, т. е. распределение потоков будет различным, что можно подтвердить графиком на рис. 4.17.

На рис. 4.17 показано распределение потока теплоносителя тремя терморегуляторами. Каждый терморегулятор установлен на отдельном регулируемом участке. Терморегуляторы приняты конструктивно одина­ковыми, т. е. с равными внутренними авторитетами и расположением затвора клапана (см. нижнюю часть рисунка). Однако, установлены они на регулируемых участках с различными располагаемыми давлениями и, следовательно, различными полными внешними авторитетами. Так как у терморегуляторов одинаковые внутренние и неодинаковые полные внешние авторитеты, общие авторитеты также будут отличаться. Резуль­татом этого отличия является смещение доли расхода, приходящейся на

закрывание и открывание терморегулятора (левая часть рисунка). Сме­щение происходит в сторону уменьшения доли потока теплоносителя, приходящейся на открывание терморегулятора.

Таким образом, конструктивно заложенные пропорции распреде­ления теплоносителя в терморегуляторе можно изменить при проекти­ровании системы путем перераспределения сопротивления элементов регулируемого участка. При этом появляется также возможность опре­деления рекомендуемого диапазона перепада давления на терморегу­ляторе, что для проектировщика является самым главным из изложен­ного ранее.

Пример 13. Проектируют двухтрубную систему отопления жилого дома с терморегуляторами RTD-N15; терморегуляторы имеют лога­рифмическую расходную характеристику; номинальная пропускная спо­собность kv = 0,6 (м3/ч)/бар0'5; максимальная характеристическая про­пускная способность kvs = 0,9 (м3/ч)/бар°'5; максимально допустимый перепад давления на терморегуляторах, при котором соблюдается эквивалентный уровень звука по шуму для жилого дома до 30 дБ А, равен АРш = 20 кПа; перепад давления, стабилизируемый средствами автома­тики на регулируемом участке, АР = 20 кПа, что удовлетворяет усло­вию бесшумности терморегуляторов.

Необходимо определить диапазон потерь давления на терморегуля­торе для проектного подбора.

Решение,

Находят внутренний авторитет терморегулятора

ав = 1-% = 1-^- = 0,56.

*£ 0,92

Рассчитывают внешний авторитет терморегулятора

« = ^ = = 0,54...!.

а, 0,56

Исходя из области допустимых значений внешнего авторитета 0 < а ^ 1, определяют для данного терморегулятора верхнюю границу общего авторитета а*= ав = 0,56. Получаемое при этом а = 1 означает, что все располагаемое давление в системе отопления может быть ут­раченным на терморегуляторе данной конструкции без нарушения его эффективной работы. Такое возможно при близком расположении тер­морегулятора к насосу либо автоматическому регулятору перепада давления.

Рассчитанный диапазон значений внешнего авторитета 0,54... 1 характеризует долю располагаемого давления, которая должна быть потеряна на открытом терморегуляторе, что составляет 54...100 %. Остаток потерь, а именно 0...46 %, должен быть распределён между остальными элементами регулируемого у частка системы отопления.

Определяют проектный диапазон потерь давления на терморегу­ляторе:

АР, = аДР= (0,54...1)20 = 10,8...20 кПа.

При использовании наименьших насосов или наименьших настро­ек автоматических регуляторов перепада давления, например, на 5 кПа, диапазон проектного выбора рассматриваемых терморегуляторов будет составлять 2,7...5 кПа. Так находят минимальное значение проектного выбора перепада давления на терморегуляторе в насосной системе.

Верхняя граница диапазона проектного выбора определяет макси­мально возможный эксплуатационный перепад давления на терморегу­ляторе, поэтому при выборе насоса или автоматического регулятора в узле его обвязки необходимо, чтобы напор или стабилизируемый пе­репад давления соответственно не превышали предельных значений по бесшумности терморегуляторов. Если этого давления недостаточно, то необходимые перепады давления на терморегуляторах стабилизируют автоматическими регуляторами на стояках или приборных ветках.

Из рассмотренного примера можно сделать вывод, что проектные (расчетные) потери давления на терморегуляторе являются перемен­ными. Они зависят от располагаемого давления на регулируемом участ­ке, конструктивных особенностей терморегулятора (внутреннего авто­ритета), диапазона потокораспределения (общего авторитета) и назна­чения помещения (по условию бесшумности).

В примере получен диапазон внешнего авторитета для конкретного типоразмера терморегулятора из условия обеспечения требуемого по­токораспределения по рекомендуемому диапазону общего авторитета. Из условия наименьшего отклонения от расходной характеристики не­обходимо, чтобы а -» 1. Таким образом, внешние авторитеты, получен­ные из разных условий работоспособности терморегулятора, согласу­ются между собой.

Внутренний и базовый авторитеты являются конструктивными па­раметрами терморегулятора. Они определяют соответственно исходное потокораспределение и отклонение от идеального регулирования. В то же время между ними существует взаимосвязь. Ее определяют из урав­нения (3.22) искажения идеальной равнопроцентной расходной харак­теристики при а = 1:

-1 1

-аб[-е2с^ш^ (47)

Внешний авторитет изменяет потокораспределение и осуществляет дальнейшую деформацию идеальной расходной характеристики. Умень­шения деформации достигают выбором больших значений внешнего авторитета [21]. Удовлетворительное отклонение относительного расхода происходит при а = 0,5... 1 [22], что согласуется с примером 13. В то же время с целью снижения расходов на перекачивание теплоноси­теля иногда принимают диапазон не общего, а внешнего авторитета рав­ным 0,3...0,7 [25]. Уменьшение нижней границы диапазона в этом случае приводит к большему искажению расходной характеристики и, как следствие, к некачественному управлению теплопередачей теплообмен­ного прибора, поэтому нижняя часть диапазона (а = 0,3...0,5) является не самым лучшим решением [24]. ЕІаилучшего регулирования достига­ют на терморегуляторах саэ 1, т. е. наиболее близко расположенных к автоматическому регулятору перепада давления либо насосу. Однако стремление достичь такого показателя на всех терморегуляторах с экономической точки зрения является неоправданным, а зачастую и технически невозможным, кроме регулируемых участков, показанных на рис. 3.4.

Конструктивно заложенная пропорция потокораспределения тер­морегулятора, определяемая внутренним авторитетом, изменяет­ся при его установке в систему обеспечения микроклимата под вли­янием внешнего авторитета и определяется общим авторитетом.

Рекомендуемый диапазон общего авторитета терморегулятора составляет 0,3...0,7.

Рекомендуемый диапазон внешнего авторитета терморегулятора составляет 0,5... 1,0.