2.5.2 Розрахунок параметрів відцентрового насосу

Початкові дані:

Gн = 1,15 кг/с – витрата через насос;

Н = 12 м – необхідний напір насосу;

n = 2800 об/хв. – частота обертання;

ρ_тн = 1037 кг/м³ (см. табл. 2.13)

Визначимо об’ємну витрату теплоносія:

м³/с

Визначаємо коефіцієнт швидкохідності:

Визначаємо коефіцієнт корисної дії насосу:

приймаємо

Визначаємо потужність насосу

де - густина теплоносія протікаючого через насос

Максимальне значення потужності насосу:

Визначення діаметра валу:

- момент на валу

Конструктивно приймаємо d_в = 0,03.

Визначення діаметра втулки:

Визначаємо витрату рідини через колесо:

Визначаємо швидкість рідини на вході в колесо:

Діаметр входу в колесо:

Визначення середнього діаметру вхідної кромки лопаток:

Визначення висоти лопатки на вході b₁

К₁ = 1,1...1,15 – коефіцієнт загромадження вхідного перерізу.

Визначаємо швидкість (колову):

Де

Тоді дорівнює:

Визначення кута:

Задаємо кут атаки і = 8˚

Тоді кут установки лопатки дорівнює:

Визначення теоретичного напору:

Вважаємо, що V_u2 =1. Тоді

Діаметр на виході з колеса дорівнює:

Визначаємо меридіональну швидкість на виході:

Задамось кутом установки лопатки на виході:

Визначаємо число лопаток:

Вибираємо z = 9

Визначення теоретичного напору при нескінченому числі лопаток:

Де

Тоді теоретичний напір дорівнює:

Уточнюємо :

Визначення уточненого діаметра вихідної кромки лопаток:

Визначення висоти лопатки в меридіональному перерізі на виході з колеса:

2.6 Розрахунок бака акумулятора

Теплові акумулятори в складі систем гарячого водозабезпечення одночасно виконують роль і накопичувачів гарячої води. Це дозволяє забезпечувати споживача гарячою водою за будь-яким графіком незалежно від циклу надходження сонячної енергії. Так теплові акумулятори повинні задовольняти низку вимог: видавати воду при незмінній температурі, мати високий коефіцієнт корисної дії, простоту і надійність експлуатації, довговічність і дешевизну та інші. Задовольнити всі ці вимоги одночасно практично не вдається. Найбільш важливими властивостями ТА вважається високий коефіцієнт корисної дії та довговічність експлуатації [7].

Здатність теплового акумулятора зберігати температуру накопиченої води забезпечується застосуванням пасивного теплозахисту. Для цього поверхню акумулятора покривають шаром теплоізоляційних матеріалів. Метод розрахунку втрат через теплову ізоляцію базується на рівняннях стаціонарної теплопровідності. Як правило теплові акумулятори виготовляють у вигляді паралелепіпеда, циліндра, або кулі. Для баків що мають такі форми можна записати єдину формулу[13]

(2.70)

де – F_із розрахункова площа теплоізоляційного шару, м²;

t_ак – середньомасова температура води в баці теплового акумулятора, ˚С;

t_нс – температура навколишнього середовища, ˚С.

Для вибору оптимальної товщини теплоізоляції скористаємось рівнянням (2.70), для 1м² площі поверхні бака-акумулятора.

,

Задамося для розрахунку:

λ_із = 0,041 Вт/(м К)

t_ак = 70 ˚С

t_нс = 20 ˚С

Для знаходження оптимальної товщини теплової ізоляції бака-акумулятора побудуємо графічну залежність при заданих параметрах та в діапазоні δ_із = 0,01ч0,12 м.

З графіку видно що доцільно забезпечити товщину ізоляції на рівні δ_із = 0,09 м.

Теплові втрати бака-акумулятора також залежать від площі поверхні. Площа внутрішньої поверхні для циліндричного бака дорівнює:

(2.71)

де D₁ – діаметр внутрішньої поверхні БА, м;

H – висота БА, м.

Рисунок 2.8 – Тепловий потік через стінку бака акумулятора

В свою чергу висота визначається через об’єм бака та діаметр:

(2.72)

Площа зовнішньої поверхні визначається:

(2.73)

де D₂ – зовнішній діаметр бака.

(2.74)

Для баків з плоскими, циліндричними, чи кулястими стінками, коли

,

то ефективна площа теплової ізоляції визначається:

(2.75)

Підставляючи в (2.70) вирази (2.71-2.75), δ_із = 0,09 м, та задавшись об’ємом БА 2000літрів, а об’ємом БОР 100літрів отримаємо вирази

та .

Побудуємо отримані залежності графічно, для вибору діаметру баків, що забезпечує мінімальні витрати теплоти в навколишнє середовище.

Рисунок 2.9 – Тепловий потік через стінку БА в залежності від діаметра БА

За даними з рис. 2.9, та з технологічних міркувань обираємо діаметр бака акумулятора D₁ = 1,2 м.

Рисунок 2.10 – Тепловий потік через стінку БОР в залежності від діаметра БОР

За даними з рис. 2.10 обираємо діаметр бака оперативного розходу

d₁ = 0,5 м.

Обчислимо висоту теплоакумулюючих баків

За рахунок наявності всередині БА теплообмінника його об’єм необхідно збільшити, остаточно приймаємо .

Остаточно приймаємо

Розрахуємо остаточні теплові втрати з теплових акумуляторів, при заданих параметрах

Знайдемо зниження температури в теплових акумуляторах за добу. Як відомо: , тобто щоб знайти зниження температури в тепловому акумуляторі впродовж доби необхідно добові втрати тепла віднести до добутку ( ),

(2.76)

Отримані величини зниження температури в баках за добу задовольняють потребам домогосподарств.