Вода в системах водяного отопления
В системах водяного отопления вода употребляется для передачи тепла от его генератора к потребителю.
Более необходимыми качествами воды являются:
• теплоемкость;
• изменение объема при нагреве и при охлаждении;
• свойства кипения при изменении наружного давления;
• кавитация.
Разглядим данные физические характеристики воды.
Удельная теплоемкость
Принципиальным свойством хоть какого теплоносителя является его теплоемкость. Если выразить ее через массу и разность температур теплоносителя, то получится удельная теплоемкость. Она обозначается буковкой c и имеет размерность кДж/(кг • K) Удельная теплоемкость — это количество тепла, которое нужно передать 1 кг вещества (к примеру, воды), чтоб подогреть его на 1 °C. И напротив, вещество дает такое же количество энергии при охлаждении. Среднее значение удельной теплоемкости воды в спектре меж 0 °C и 100 °C составляет:
c = 4,19 кДж/(кг • K) либо c = 1,16 Втч/(кг • K)
Количество поглощаемого либо выделяемого тепла Q, выраженное в Дж либо кДж, находится в зависимости от массы m, выраженной в кг, удельной теплоемкости c и разности температур, выраженной в K.
Повышение и уменьшение объема 
Изменение объема воды
Все природные материалы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Единственным исключением из этого правила является вода. Это уникальное ее свойство именуется аномалией воды. Вода имеет самую большую плотность при +4 °C, при которой 1 дм3 = 1 л имеет массу 1 кг.
Если вода греется либо охлаждается относительно этой точки, ее объем возрастает, что значит уменьшение плотности, т. е. вода становится легче. Это можно ясно следить на примере резервуара с точкой перелива. В резервуаре находится ровно 1000 см3 воды с температурой +4 °C. При нагревании воды некое количество изольется из резервуара в мерную емкость. Если подогреть воду до 90 °C, в мерную емкость изольется ровно 35,95 см3, что соответствует 34,7 г. Вода также расширяется при ее охлаждении ниже +4 °C.
Благодаря этой аномалии воды у рек и озер зимой леденеет конкретно верхний слой. По той же причине лед плавает на поверхности и вешнее солнце может его растопить. Этого бы не происходило, если б лед был тяжелее воды и опускался на дно.
Резервуар с точкой перелива
Но, такое свойство расширяться может быть небезопасным. К примеру, авто движки и водяные насосы могут разорваться, если вода в их промерзнет. Во избежание этого в воду добавляются присадки, препятствующие ее замерзанию. В системах отопления нередко употребляются гликоли; соотношение воды и гликоля см. в спецификации производителя.
Свойства кипения воды
Если воду нагревать в открытой емкости, она закипит при температуре 100 °C. Если определять температуру кипящей воды, окажется, что она остается равной 100 °C пока не улетучится последняя капля. Таким макаром, неизменное потребление тепла употребляется для полного испарения воды, т. е. конфигурации ее агрегатного состояния.
Эта энергия также именуется латентной (сокрытой) теплотой. Если подача тепла длится, температура образовавшегося пара опять начнет подниматься.
Изменение агрегатного состояния при повышении температуры
Описанный процесс приведен при давлении воздуха 101,3 кПа у поверхности воды. При любом другом давлении воздуха точка кипения воды двигается от 100 °C.
Если б мы повторили описанный опыт на высоте 3000 м — к примеру, на Цугшпитце, самой высочайшей верхушке Германии — мы бы нашли, что вода там закипает уже при 90 °C. Предпосылкой такового поведения является снижение атмосферного давления с высотой.
Температура кипения воды как функция давления
Чем ниже давление на поверхности воды, тем ниже будет температура кипения. И напротив, температура кипения будет выше при повышении давления на поверхности воды. Это свойство употребляется, к примеру, в скороварках.
График указывает зависимость температуры кипения воды от давления. Давление в системах отопления преднамеренно увеличивается. Это помогает предупредить образование пузырьков газа в критичных рабочих режимах, также предутверждает попадание внешнего воздуха в систему.
Расширение воды при нагревании и защита от лишнего давления
Системы водяного отопления работают при температурах воды до 90 °C. Обычно система заполняется водой при температуре 15 °C, которая потом расширяется при нагревании. Нельзя допустить, чтоб это повышение объема привело к появлению лишнего давления и переливу воды.
Система отопления со интегрированным предохранительным клапаном
Когда отопление отключается в летний период, объем воды ворачивается к начальному значению. Таким макаром, для обеспечения беспрепятственного расширения воды нужно установить довольно большой бак.
Старенькые системы отопления имели открытые расширительные баки. Они всегда размещались выше самого высочайшего участка трубопровода. При повышении температуры в системе, что приводило к расширению воды, уровень в баке также повышался. При понижении температуры он, соответственно, снижалсся.
Современные системы отопления употребляют мембранные расширительные баки (МРБ). При повышении давления в системе нельзя допускать роста давления в трубопроводах и других элементах системы выше предельного значения.
Потому неотклонимым условием для каждой системы отопления является наличие предохранительного клапана.
При повышении давления сверх нормы предохранительный клапан должен раскрываться и стравливать излишний объем воды, который не может вместить расширительный бак. Все же, в кропотливо спроектированной и обслуживаемой системе такое критичное состояние никогда не должно появляться.
Компенсация конфигурации объема воды в системе отопления:
Все эти рассуждения не учитывают тот факт, что циркуляционный насос еще более наращивает давление в системе. Связь меж наибольшей температурой воды, избранным насосом, размером расширительного бака и давлением срабатывания предохранительного клапана должна быть установлена самым кропотливым образом. Случайный выбор частей системы — даже на основании их цены — в этом случае неприемлем.
Мембранный расширительный бак поставляется заполненным азотом. Изначальное давление в расширительном мембранном баке должно быть отрегулировано зависимо от системы отопления. Расширяющаяся вода из системы отопления поступает в бак и сжимает газовую камеру через диафрагму. Газы могут сжиматься, а воды — нет.
Давление
Определение давления
Давление — это статическое давление жидкостей и газов, измеренное в сосудах, трубопроводах относительно атмосферного давления (Па, мбар, бар).
Статическое давление
Статическое давление — это давление недвижной воды.
Статическое давление = уровень выше соответственной точки измерения + изначальное давление в расширительном баке.
Динамическое давление
Динамическое давление — это давление передвигающегося потока воды. Давление нагнетания насоса Это давление на выходе центробежного насоса во время его работы.
Перепад давления
Давление, развиваемое центробежным насосом для преодоления общего сопротивления системы. Оно измеряется меж входом и выходом центробежного насоса.
Рабочее давление
Давление, имеющееся в системе при работе насоса. Допустимое рабочее давление Наибольшее значение рабочего давления, допускаемого из критерий безопасности работы насоса и системы.
Кавитация
Кавитация — это образование пузырьков газа в итоге возникновения локального давления ниже давления парообразования перекачиваемой воды на входе рабочего колеса. Это приводит к понижению производительности (напора) и КПД и вызывает шумы и разрушение материала внутренних деталей насоса. Из-за схлопывания пузырьков воздуха в областях с более высочайшим давлением (к примеру, на выходе рабочего колеса) микроскопичные взрывы вызывают скачки давления, которые могут разрушить либо повредить гидравлическую систему. Первым признаком этого служит шум в рабочем колесе и его эрозия.
Принципиальным параметром центробежного насоса является NPSH (высота столба воды над поглощающим патрубком насоса). Он определяет малое давление на входе насоса, требуемое данным типом насоса для работы без кавитации, т. е. дополнительное давление, нужное для предотвращения возникновения пузырьков. На значение NPSH оказывают влияние тип рабочего колеса и частота вращения насоса. Наружными факторами, влияющими на данный параметр, являются температура воды, атмосферное давление.
Предотвращение кавитации
Чтоб избежать кавитации, жидкость должна поступать на вход центробежного насоса при определенной малой высоте всасывания, которая находится в зависимости от температуры и атмосферного давления.
Другими методами предотвращения кавитации являются:
• Увеличение статического давления
• Снижение температуры воды (понижение давления парообразования PD)
• Выбор насоса с наименьшим значением неизменного гидростатического напора (малая высота всасывания, NPSH)
Спецы компании «Агроводком» с наслаждением посодействуют вам обусловиться с хорошим выбором насоса. Обращайтесь!