nabbla (nabbla1) wrote,
nabbla
nabbla1

Categories:

Самодельный "холодный потолок" - дополнение

О том, насколько полипропиленовые трубы по теплоотдаче проигрывают металлическим, сколько сейчас мощности уходит на прокачку воды, и какое гидравлическое сопротивление этой системы должно быть "в теории", т.е сильно ли мне навредили эти сужения?


Сначала про теплоотдачу. Когда делается теплообменник "жидкость-жидкость", материал стенки трубы и её толщина очень важны, там практически без вариантов нужна медь или сталь. Но когда обмен ведётся между жидкостью и воздухом, "узким местом" становится именно воздух. Типовая величина теплоотдачи: 10 Вт/м2/°C с поверхности трубы на воздух.

Теплопроводность полипропилена 0,16..0,22 Вт/м/К. Поделив на толщину стенки, 1,9 мм, получаем 105 Вт/м2/°C, т.е узким местом, как мы и ожидали, является граница с воздухом. На толщине стенки мы теряем около 10% теплоотдачи, т.е если температура воды 11 °C, а воздуха в помещении: 25°C, то внешняя стенка трубы будет иметь температуру 12,3 °C.

Но что интересно, если мы оставим то же самое проходное сечение трубы, 16,2 мм, и вместо толстого полипропилена поставим тончайшую медяшку, то у нас теплоотдача может снизиться из-за того, что меньше стала площадь соприкосновения с воздухом! Один метр трубы вместо площади поверхности в 0,063 м2 будет иметь площадь 0,051 м2, аж на 20% меньше, так что отсутствие теплового сопротивления стенок (+10% к теплоотдачи) будет слабым утешением! И впридачу, сложнее будет устранить появление конденсата! Так мы всё-таки чуть больше градуса себе "выцарапываем". Вон, посчитали в прошлый раз, что если добиться влажности 40% в помещении и температуры 25°С, то выйдет точка росы 10,5 °С, а температура воды в колодце +10 °С. Выходит, что за счёт толщины стенок полипропиленовой трубы мы уже конденсата можем не бояться в этой ситуации. (А как сейчас, с влажностью 70%, оно не спасает, разумеется...)

Ну и цена была бы абсолютно безумной: медная труба 2,5 метра, 15 мм диаметром, стоит полторы тыщи рублей, а мне их тут нужно было около 100 метров. 60 тыщ с куста :) Это ещё без учёта уголков, муфт, припоя, газа для горелки. Уж проще тогда кондиционер купить, с установкой! (хотя это по-любому проще, но не интересно) А так я в общей сложности 4 тыщами обошёлся.

Насчёт гидравлического сопротивления. Фактические цифры: 95 мл/секунду, давление 1,5 атм. Помножаем в своём PhysUnitCalc и выходит:

>	95 мл/с * 1,5 атм 
14,4388125 Вт


Это полезная мощность, которую насос потратил на прокачку воды. А если понизить расход воды вдвое, а давление, как мы полагаем, при этом упадёт вчетверо, то полезная мощность упадёт в 8 раз, до 1,8 Вт. Если же ещё поставить насос, для которого такие напор и расход близки к оптимуму, можно надеяться на ОЧЕНЬ экономичную систему :)

Но всё же, разберёмся, а какой напор должен получаться В ТЕОРИИ? Вот некое описание полипропиленовых труб: https://rosturplast.ru/files/Catalog_PPR_web.pdf

Берём оттуда номограмму:


Для нашего расхода в 0,095 л/с получаем падение напора в 3 мм на один метр трубы. У меня там под 100 метров трубы, выходит 300 мм, или 0,3 метра, или 0,03 атмосферы. Ещё из этой же номограммы выходит, что скорость воды от 0,48 до 0,58 м/с. Хотя мы это можем и сами посчитать, поделив расход на сечение. Сначала сечение найдём:

>	20 мм - (1,9 мм) * 2
16,2 мм
>	ans^2 * pi/4 [мм^2]
206,119894002026 мм^2


И теперь скорость:

>	0,095 л/с / ans 
0,460896802125592 м/с


Чуть странно номограмма сработало, ну да ладно. Теперь прикинем местные сопротивления на уголках и муфтах, для чего воспользуемся табличкой из этого же документа:


За основу берётся давление


Где ρ≈1000 кг/м3 - плотность воды, v - её скорость, которую только что нашли. Выходит 106 Па. На муфте: четверть от этого, 27 Па. На уголке 90°: 1,2 от этого, или 127 Па.

На картинке я разглядел 33 муфты, которые суммарно дадут 0,86 кПа, или 0,0086 атм. Далее, 28 длинных труб (во всю длину потолка), каждая с двух сторон оканчивается уголками, это 56 уголков, или 0,07 атм добавочных. И ещё 20 более коротких труб, и 8 труб на этой картинке, у самого края люка, так что ещё 56 уголков, и ещё 0,07 атм.

Просуммировав все перепады давления, получаем 0,18 атм, тогда как на деле у нас вышло 1,5 атм... Что интересно, обычно считается, что местные сопротивления будут составлять малую часть от "основного", около 10%. Но у нас здесь они вырвались в безусловные лидеры! Ну, наверное, в обычной ситуации (разводка ГВС/ХВС, отопления) уголков сильно, сильно меньше выходит на метр трубы, и в целом меньше, а здесь уголок на уголке сидит и уголком погоняет - результат немного предсказуем!

Пока не могу сказать, сколько из "недостающей" атмосферы приходится на все заужения, вызванные "зарастанием" трубы. Кстати, этот момент в документе тоже приведён:


Отдельным пунктом упоминается сварка тонкостенных труб, но как бы это лишь одна из причин, почему её слишком далеко всунули то ли в сварочник, то ли уже в фитинг. Что ж, попробую в следующий раз карандашом отмечать, до куда её вставлять надо, может разберусь наконец...

А вообще, я ещё с большим подозрением отношусь к собрату этого коллектора:
IMG20210404182115.jpg

Там классические регулирующие вентили с резиновой прокладочкой, могут очень здорово ограничивать поток воды. А потом ещё гибкая подводка впридачу. Ах да, я ж ещё два фильтра не учёл! Они могут очень здоровски давление просадить.


В общем, ясно, что ничего не ясно :)

Если в эти выходные снова будет жарко, возможно, продолжу эксперимент.
Tags: безумная сантехника, дача, маньяк-эколог, рубрика для дома для семьи, странные девайсы
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Великая Октябрьская резня бензопилой

    Сегодня прокатился прочистить Абрамцевскую просеку. Как обычно, с приключениями. Выезжал на велосипеде, а вернулся на самокате. Первый раз по этим…

  • Очередная несуразность в единицах измерения

    Когда-то я написал программу PhysUnitCalc - калькулятор, умеющий работать с размерностями. Мне казалось, что я наступил уже на все грабли, которые…

  • Big Data, чтоб их... (3)

    "В предыдущих сериях": мой прибор выдаёт 6 значений: 3 координаты и 3 угла, т.е все 6 степеней свободы твёрдого тела. Причём ошибки измерения этих 6…

  • Покрышки с взрывным характером

    Продолжаю кататься на велосипеде на работу и назад, а также время от времени в РКК Энергию. С 17 мая (когда решил записывать, сколько проехал,…

  • Big Data, чтоб их... (2)

    Вчера получил упоротое уравнение, чтобы найти, с какими весами нужно брать результаты измерений, чтобы получить наименее шумную и при этом…

  • Big Data, чтоб их...

    Решил всё-таки вывести оптимальную обработку N измерений x k, каждое по M компонент (т.е вектор M×1), и на каждое дана своя ковариационная…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments

Recent Posts from This Journal

  • Великая Октябрьская резня бензопилой

    Сегодня прокатился прочистить Абрамцевскую просеку. Как обычно, с приключениями. Выезжал на велосипеде, а вернулся на самокате. Первый раз по этим…

  • Очередная несуразность в единицах измерения

    Когда-то я написал программу PhysUnitCalc - калькулятор, умеющий работать с размерностями. Мне казалось, что я наступил уже на все грабли, которые…

  • Big Data, чтоб их... (3)

    "В предыдущих сериях": мой прибор выдаёт 6 значений: 3 координаты и 3 угла, т.е все 6 степеней свободы твёрдого тела. Причём ошибки измерения этих 6…

  • Покрышки с взрывным характером

    Продолжаю кататься на велосипеде на работу и назад, а также время от времени в РКК Энергию. С 17 мая (когда решил записывать, сколько проехал,…

  • Big Data, чтоб их... (2)

    Вчера получил упоротое уравнение, чтобы найти, с какими весами нужно брать результаты измерений, чтобы получить наименее шумную и при этом…

  • Big Data, чтоб их...

    Решил всё-таки вывести оптимальную обработку N измерений x k, каждое по M компонент (т.е вектор M×1), и на каждое дана своя ковариационная…