קיבולת להרחבת נוזל הקירור היא מרכיב הכרחי של מערכת החימום. בתהליך התכנון נשאלת השאלה: כיצד לחשב את מיכל ההרחבה לחימום, לקבוע את נפחו וממדיו? הפרמטרים יהיו תלויים במספר גורמים, אשר ילמדו בפירוט במאמר.
במה מיועד מיכל ההרחבה
הנוזל שמסתובב במערכת החימום מתרחב באופן משמעותי בחימום. עבור נוזלי קירור שונים, מקדם זה יהיה שונה. לדוגמה, מים בתור נוזל קירור הם הרבה יותר יעילים. יש לו מקדם התפשטות תרמית נמוך יותר ופיזור חום גבוה יותר מאשר חומר נגד קפיאה של אתילן גליקול. כמו כן, העלייה בנפח תלויה בטמפרטורת ההפעלה.
כדי לפצות על עליית מפלס הנוזל במערכת נבנה מיכל הרחבה שחישובו יהיה תלוי ב:
- כמויות נוזל במערכת.
- מבני חימום. ישנם שני זנים: סוג סגור ופתוח. עבור כל אחד מהם, חישוב הנפח נעשה בצורה שונה.
- טמפרטורת נוזל שיא במערכת. אם החישוב מבוסס על טמפרטורת ההפעלה, אזי גודל המיכל יהיה נמוך יותר, אך יש לקחת בחשבון מצבי חירום כאשר נוזל הקירור קרוב למעבר למצב אדים, מה שמגדיל משמעותית את נפחו.
- סוג של נוזל. משתמשים במספר חומרים שונים: מים, חומר מונע קפיאה, מים בתוספת אלכוהול, שמן. עבור כל אחד מנוזלי הקירור הללו, החישוב של נפח מיכל ההרחבה יהיה שונה.
מכלים פתוחים
כיום, נעשה שימוש בשלושה סוגים של מיכלי הרחבה. האנטדילוביאן ביותר משמש במערכת החימום הגרביטציוני. זה מיכל פתוח. הוא מותקן בנקודה הגבוהה ביותר ומשמש לא רק לאיסוף נוזלים עודפים, אלא גם מסייע בהוצאת אוויר מהמערכת.
חימום כזה עובד רק על מים, כי שאר נוזלי הקירור רעילים למדי. השימוש בהם במערכת פתוחה יגרום להרעלת אדים. החיסרון העיקרי של מערכת פתוחה הוא הקפאת מים בטמפרטורות נמוכות. בית כזה לא יכול להישאר במשך כמה ימים ללא חימום בחורף. אם זה יקרה, המים שהתרחבו במהלך ההקפאה יפרצו את צינורות החימום.
חישוב של מיכלי הרחבה מסוג פתוח מבוסס על מקדם ההתפשטות של מים, שבו ערך זה תלוי בטמפרטורה: ככל שהוא גבוה יותר,יותר ערך. כדי לחשב את נפח הנוזל שנעקר במהלך החימום, עליך להכפיל את המקדם המתאים לטמפרטורת הפעולה בכמות נוזל הקירור במערכת החימום. זה ייתן את הנפח הנדרש של מיכל ההרחבה.
לדוגמה, אם יש רשת בנפח של 400 ליטר מים, הפועלת בטמפרטורה של 75 מעלות, אזי נפח ההרחבה יהיה: 4000.0258=10.32 ליטר.
למערכת פתוחה, אין הגיון להגדיל את המיכל, שכן תכנון כזה מספק מעקף המחובר לביוב. עודפי מים זורמים לתוכו אם הטמפרטורה עולה על הערך הנומינלי.
מיכלי הרחבה אטומים
הזן הבא הם מיכלי הרחבה מסוג סגור. הם משמשים הן במערכות כבידה והן בחימום עם מחזור מאולץ. ההבדל העיקרי בין מיכלים סגורים הוא האטימות המוחלטת שלהם. זה נעשה כדי למנוע מגע של מים עם אוויר אטמוספרי, המכיל כמות גדולה של חמצן, המשפיע לרעה על מצב הצינורות. לחץ עודף כאן מוזרם לאטמוספירה בעזרת שסתומי בטיחות.
החישוב של מיכל הרחבה מסוג זה זהה לזה הקודם. עם זאת, כאן אתה צריך להוסיף את נפח האוויר שיידחס כאשר המים נדחפים לתוך המיכל. בניגוד לנוזלים, לגזים יש יכולת דחיסה משמעותית. לכן, ניתן לשמור על נפח האוויר במיכל קטן - כ-30% מהנפח למים.
איך עובד מיכל הרחבה מסוג ממברנה
המגוון העיקרי של מערכות חימום מודרניות הוא חימום מאולץ עם מיכל הרחבה מסוג ממברנה. הוא נבדל מהמיכל האטום הרגיל בנוכחות שכבת גומי המפרידה בין החלק הנוזלי לאוויר.
כאשר המערכת מתמלאת לחלוטין, הנוזל במיכל מגיע למפלס העליון של הסרעפת. במהלך החימום, נוזל הקירור מתחיל להתרחב, ומתגבר על ההתנגדות של הממברנה והאוויר, עולה למפלס העליון של המיכל עד שלחץ האוויר הדחוס ולחץ נוזל הקירור שווים. אם לחץ האנטיפריז חורג משמעותית מהערכים המותרים, שסתום הבטיחות של מערכת הבטיחות יפעל.
בעת חישוב מיכל ההרחבה לחימום מסוג סגור, מקדם ההתפשטות מתוקן לשימוש בחומר מונע קפיאה. הוא מגדיל את נפחו בכ-15% יותר מים.
חישוב של מיכל התפשטות מסוג ממברנה סגור
בעת קביעת גודל של מיכל מסוג ממברנה, אתה יכול ללכת בדרך פשוטה. בידיעה שמקדם ההתפשטות של מים בטמפרטורה של 80 מעלות הוא 0.029, כמו גם נפח המערכת, ניתן לבצע חישוב פרימיטיבי.
בוא נגיד שיש 100 ליטר במערכת. מכפלת כמות הנוזל במקדם, נקבל את נפח ההתפשטות 2, 9. לחישוב פשוט, יש להכפיל ערך זה. בנוסף, זכרו שהתרחבות האנטיפריז היא כ-15% יותר ממים, והוסיפו ערך זה. קרהבערך 7 ליטר
לחישוב מדויק יותר של מיכל ההרחבה, השתמש בנוסחה:
V=(Ve + Vv)(Pe + 1) / (Pe - Po), where
V- הנפח הנדרש של מיכל הממברנה למערכת החימום.
Ve - נפח נוזל הקירור המתקבל כאשר המערכת מחוממת. זהו הסכום הכולל של כל המחממים, הצינורות, הדוד.
Vv - נפח אטם המים במיכל. במילים אחרות, כמות הנוזל שנמצאת תמיד במאגר כתוצאה מלחץ הידרוסטטי. כ-20% במיכלים קטנים וכ-5% בגדולים. אבל לא יותר מ-3 שנים.
Po - לחץ קבוע. תלוי בגובה עמודת הנוזל במערכת.
Pe - הלחץ המרבי המתרחש כאשר שסתום הבטיחות מופעל.
מסקנה
חישוב מיכל הרחבה הוא תהליך פשוט הזמין לכל מי שמכיר חשבון פשוט. יש לקחת בחשבון רק את עיצוב מערכת החימום, נפח וסוג נוזל הקירור שלה.
