Гидравлический расчёт коллектора

Термосифонный эффект, способствующий свободному движению воды через коллектор, обусловливается перепадом давления:

(16).

Здесьплотность воды при температуре, плотность воды при температуре .

— высота бака-аккумулятора.

Принимаем бак-аккумулятор, объемом литров, диаметром.

Высоту бака аккумулятора определяем из формулы:

Следовательно.

Гидравлические потери по длине труб коллектора вычисляет по формуле Дарси-Вейсбаха:

(17).

гдесредняя плотность воды в помещении.

Скорость течения воды в трубах коллектора.

Для получения размерности для W в, эту формулу перепишем в виде:

По данным задачи определяем .

Определение времени прохождения теплоносителя — воды в коллекторе

Время прохождения воды через коллектор СВП, т. е. время нагрева воды в коллекторе определяем из выражения:

Время подогрева воды от тепературы в момент включения установки до температуры определяем по формуле — уравнения теплового баланса СВП:

Отсюда время подогрева.

.

Рассмотрим 4 характерных для данного процесса случая;

1. Вода в баке-аккумуляторе предварительно подогревается электронагревателем (стандартным ТЭН ом) от ветроэлектрической установки или от централизованной электроснабжающей сети до, как это предусмотрено для принятого случая. Затем в коллекторе от до (с учетом). В этом случае часа.

2. Система запускается в работу летом без предварительного подогрева воды. В этот период года вода нагревается в коллекторе до. Для этого времени года температура воды в баке-аккумуляторе принимается и часа (при) .

3. Установка запускается в работу при начальной температуре и часа (при) весной и осенью до .

4. Система запускается в работу зимой при и вода нагревается до (при), часов.

Следовательно для рационального использования СВП необходимо предварительно подогревать воду в баке-аккумуляторе до.

Тогда для нормального функционирования системы осенью и весной при потребуется часа, зимой же при потребуется 4,70 часа.

Определим число Рейнольдса по формуле, гдекинематическая вязкость воды, которую определяем по средней температуре воды:

откуда находим, следовательно режим течения воды в трубах коллектора ламинарный. Для данного режима коэффициент гидравлического сопротивления находим по формуле:

Из формулы (17) находим .

Потери напора в элементах местного сопротивления: вентилях, поворотах на входах и выходах труб в коллекторе, в бак аккумулятор находим по формуле Берда-Карно.

(18).

Зедсь п-число элементов местного сопротивления, по схеме установки (Рис.1), примем; -коэффициент метного сопротивления, для всех элементов установки принимаем .

Учитывая выизложенное находим. Суммарные потери давления по ходу перемешения воды в системе Так как перепад давления, обусловленный термосифонным эффектом то свободное истечение воды через коллектор СВП практически обеспечен.