j 3 T Sl. 10. Prikaz postopne aproksim acije na reverzibilno vodenje preobrazbenih procesov energije L\V la te n tn a to p lo ta, W T to p lo ta p r i

Transkripcija

1 j 3 T Sl. 10. Prikaz postopne aproksim acije na reverzibilno vodenje preobrazbenih procesov energije L\V la te n tn a to p lo ta, W T to p lo ta p r i te m p e ra tu ri T (T, = »K, T2 «1500 K, T:i ~ 1100»K, Tj»= 300 K), M PDM m ag n e to p la z ih a d in a m ič n i p re tv o rn ik en erg ije, ee ele k trič n a en e rg ija, m E m e h a n s k a en e rg ija, FM W p re tv o rn ik s tek o čo kovino, TIW te rm io n sk l p re tv o rn ik, G T p lin sk a tu rb in a 2. zaprte sistem e z žlahtnim i plini kot delovnim sredstvom in visoko tem peraturnim reaktorjem kot toplotnim izvorom (lahko tudi s fosilnim gorivom). N ačelna vezava obeh krožnih procesov je razvidna iz danih shem na slikah 8 in 9. Iz obeh osnovnih vezalnih shem je razvidno, da dobivajo dim ni plini (žlahtni plini) v šobi potreben pospešek, v coni MHD pa se jim odvzema del entalpije v obliki električne energije. N ato vstopajo v difuzor in odhajajo skozi grelnik zraka in proizvajalec pare v atm osfero pri zaprtem procesu pa se žlahtni plini v račajo skozi proizvajalec p are in kom presor v reaktor. U vedba novih procesov za pretv arjan je energije, zlasti generatorjev MHD odpira konvencionalnim elektrarnam v konkurenčnem boju z jedrskim i dobro obetajoče perspektive, k er se z zboljšanjem celotnega izkoristka zm anjšujejo stroški za proizvajanje električn e energije (m anjša poraba goriva). P ri vsem tem pa je z vidika gospodarjenja z n a šim i energetskim i rezervam i posebnega pomena, da s kom binacijo procesov p retv a rjan ja energije lahko dosegam o postopno aproksim acijo n a reverzibilno vod en je tak ih procesov. Shem atično prikazano bi tak postopen proces za p retv a rjan je toplotne energije v električno potekal k a kor kaže slika 10. P ri taki preobrazbi energij se znatno približujem o idealnem u izkoriščanju eksergije pri gorivih. Tudi pri vključitvi parnega procesa v zadnjo stopnjo preobrazbe bi dosegel parni kotel boljši eksergetski izkoristek, ker bi se zm anjšale velike tem peraturne razlike na dim ni in vodni strani parnega kotla, ki povzročajo slab eksergijski izkoristek sedanjih p arn ih kotlov. (Konec prihodnjič) A vto rjev n aslo v : dipl. ing. A lojz P ra u n seis, V išja te h n išk a šola v M arib o ru DK :532.5 Upori in iztočne količine Todovodnih armatur PETER NOVAK JOŽE ZUPANČIČ Č lanek im a nam en seznaniti p ro jek tan te vodovodnih in stalacij z upori in iztočnim i količinam i n ek a terih dom ačih vodovodnih arm atu r. U gotovljeni rezultati dokazujejo znatna odstopanja od vrednosti, ki so v rabi p ri p ro jek tiran ju. O benem so nakazani problem i kontrole n ad kvaliteto dom ačih vodovodnih a rm a tu r in s tem združeni sklepi. U p orabljene označbe: koeficient lokalnega upora tlačna izguba kp/m 2 Pi m inim alni iztočni tlak kp,m 2 š tlačna izguba v vodovodnem števcu kp/m 2 Pmin m inim alni razpoložljivi tlak kp/m 2 Pa geodetski tlak (tlak zaradi višine iztoka) kp/m 2 R tlačna izguba na enoto dolžine kp/m 2/m Zl lokalna tlačna izguba kp/'m2 l dolžina cevi m a konstanta b konstanta d notranji prem er cevi m D zunanji prem er cevi m r specifična teža vode kp/m 2 9 zemeljski pospešek m/s2 w hitrost vode m/s Z število obrem enitvenih točk q pretočna oz. iztočna količina m*/s 1. Uvod P reskrba s pitno vodo zavzem a po svetu in pri nas vedno širša področja. P otrebna so vedno številnejša zajetja pitne vode in vedno močnejše vodovodne črpalke za vzdrževanje potrebnega tlak a v vodovodnem om režju. Posebno poletne konice pri porabi vode povzročajoi, d a zm anjka vode v višjih etažah stanovanjskih hiš. P ri p ro jek tiranju vodovodne instalacije je znan podatek o m inim alnem razpoložljivem tlaku vodovoda na k raju priključka. Dim enzije cevi določamo tako, da uravnovesim o pretočne upore in m inim alni razpoložljivi tla k 1: Д р = R l = Z a d ~ b l [1] Za P P min P g P i A P š [2] Po tej enačbi računam o m anj razsežne in enostavnejše p rim ere (razdelilno om režje do 30 m). Lokalni upori in poznejše odlaganje m ineralnih prim esi v ceveh so v enačbi že upoštevani. O m režja za velike stanovanjske objekte, in d u strijske objekte in objekte, za katere je potrebna večja natančnost pri računu, računam o po splošni enačbi iz hidrodinam ike, k jer upore delim o na upore v ravnih ceveh in lokalne upore (upori v ventilih, kolenih ipd.). 1 P o sto p e k ra č u n a po DVGW W 308 (DVGW = D eutsch er V erein v o n G as- u n d W asse rla c h m ä n n e m ).

2 m + z l = r *'? Z t d i i = 1 i = 1 Ap = Pu, Po Pi š [3] M edtem ko so v enačbi [1] izraženi upori v ravnih ceveh in lokalni upori skupaj, so v enačbi [3] upori ločeni. K oeficiente lokalnega up o ra p ro jek tan ti po n a vadi posnem ajo iz razn ih tu jih priročnikov. Te vrednosti so bile v številnih laboratorijih tudi preskušene. P ri nas uporabljam o za podobne dom ače arm ature enake koeficiente lokalnega upora. Da bi ugotovili dejansko stanje, smo izbrali iz množice dom ačih arm a tu r nekaj različnih vzorcev in na fakulteti za strojništvo s poskusi določili koeficiente lokalnega upora in število obrem enitvenih točk. 2. M erilna proga P ri ureditvi m erilne proge [sl. 1] smo' upoštevali: prem er cevi D naj vedno ustreza prem eru D priključene arm atu re, vtočna, iztočna dolžina cevi in m esta za m erje n je tlak a po VDI/VDE 2173 in DIN Tlačne diference smo m erili z diferenčnim živosrebrnim m anom etrom Optima, pretočne količine pa določili z decim alno tehtnico in štoparico. K er je bila m erilna proga za ta p rim er p rik lju čena neposredno na vodovodno om režje, so občasna n ih anja tlaka v om režju vplivala n a natančnost m erjenja. N apaka je bila v m ejah ± 1 do ± 5 %. M anjša napaka velja za razbirke pri večjih tlačnih izgubah, večja p a p ri m anjših tlačnih izgubah. K er im a ta n a paka pri m erjenju prevladujoč vpliv, je to h k rati tudi približna skupna n ap ak a m eritev. N apake so: Д1 ± 5 % napaka zaradi n ih an ja tlaka v om režju Д 2 A ± 1 % napaka pri tehtanju A 3 A ± 0,8 % napaka pri m erjenju časa oz. prekinitvi curka Д 4 < ± l^aa2 + A 32 = ± 1,3 % srednja kvadratična napaka pri m erjen ju pretoč- ne količine A 5 A ± VXC2 Д 4)2 + A 12 = ± 5,6 % srednja kvadratična napaka pri določanju m erilnih rezultatov [4] 3. Koeficienti lokalnega upora Ta koeficient je fu n k cija n o tra n je oblike arm a tu re ozirom a je odvisen od velikosti sprem em b pri sm eri vodnega toka. Izračunam o ga iz enačbe.. to2v = C - [5] 2 g y _ 2 g Д p w 2y P ri pretoku vode skozi arm atu ro sm o m erili tlačn e izgube in preto čn e količine. M erilni rez u ltati nekaterih arm a tu r so zbrani v diagram ih na slikah 2, 3, 4, 5, 6, 7 in v tabeli T abela 1: K oeficienti lokalnega upora V rsta arm a tu re izdelovalec C O pom ba K otni ventil iz m edi V2" K rušik V aljevo % " ML V2 " s pokrom ano cevčico za priključek ML t" s k ratk o cevko za priključek Istra K ula Števec»Insa«%"»Insa«Zem un m erjenca 38 2 m erjenca ,5 Na diagram ih označuje indeks 1 o d p rtje v en tila za en zasuk, indeks 2 za dva zasuka itd. Indeks 0 pa označuje popolnom a odprt ventil. K oeficient lokalnega upora je enak 0. Iz diagram ov je razvidno, da so upori v ventilih bistveno večji od po navadi računan ih (C = 5 do 10). R ezultati m eritev dokazujejo velike odstopke p ri popolnom a poljubno izbranih m erjencih v negativnem smislu. Odstopki dokazujejo veliko razliko v k valiteti izdelave in m ontaže arm a tu rn ih elem entov, saj si je sicer nem ogoče razlag ati p ra v grobe razlik e pri n ekaterih m erjenih a rm a tu rah (tabela 1). Seveda bi bilo potrebno za zadovoljivo analizo vsakega tip a v en tila dobiti povprečje m erilnih rezu l tatov večjega števila ventilov. Za to pa bi bilo potrebno neprim erno več časa in bi povzročilo višje stroške za m eritve. Zato to ni bilo izvedeno. [6] 4. Iztočne količine in obremenitvene točke P ri nas pri p ro jek tiran ju vodovodnih instalacij po navadi uporabljam o podatke iz norm DVGW W 308. Količino vode izračunam o z obrem enitvenim i točkam i OT (BW).2 K ot enota obrem enitvene točke OT = 1 je vrednost pretoka %" iztočnega v en tila q = 0,25 dm 3/s. K er pri om režju z Z obrem enitvenim i točkam i voda ne teče pri vseh iztokih istočasno, določam o največjo istočasno iztekajočo količino vode z enačbo: q = 0,25 VZ [7] Slika 1 2 Belastungsw erte (sl. obrem enitvene vrednosti).

3 Л р l mm V S I [m m VS] STROJNIŠKI VESTNIK XIII (1967) N3 Ap Slika 2 Ap Slika 3 Slika 4 Slika 5 Slika 6 w l m/sj 0,30 0,50 1,00 {50 2, i0 0 Slika 7

4 Tabela 2. Iztočne količine in obrem enitvene točke dom ačih vodovodnih arm atur (Za prim erjavo so dodane računske vrednosti po DVGW in p rak tičn e vred n o sti po K nobloch-l indekeju) A rm atura izdelovalec M inim alni iztočni tla k M erjena R ačunska p re R ačunsko U gotovljeno pretočna točna količina obrem, točk obrem. količina po DVGW po K.L. točk po DVGW po K.L. O pom ba k p /m 2 dm 3/s dm 3/s dm 3/s. i Iztočni v en til i2 m edi Vz" ML 2 ventil У2" Krušik, V aljevo 3 ventil У2 " ML 4 ventil %" izdelovalec neznan Iztočni ventil iz 5 medi %" izdelovalec neznan 6 m ešalna baterija У2 " Unitas, L jubljana 0,27 0,40 0,30 1,16 2,5 1,5 0,20 0,40 0,30 0,64 2,5 1,5 0,34 0,40 0,30 1,85 2,5 1,5 0,69 1,00 0,70 7,60 16,0 8,0 0,124 ~ 0,25 M ajhna pretočna 0,063 _ 0,125 0,06 0,25 H p rik lj. 0,055 0,125 0,05 0,063 0,06 K uhinjska pipa 7 %" Unitas, L jubljana 8 0,35 0,40 0,30 1,93 2,5 1,5 = ~ 0,25 T k ratk o T + H spojen a M ešalna b aterija z 0,34 0,40 0,30 1,85 2,5 1,5 H gibljivim iztokom 0,39 0,40 0,30 2,43 2,5 L5 T У2 " Istra, K ula 0,56 5,00 T + H M ešalna b aterija 0,39 0,40 0,30 2,43 2,5 1,5 H 9 z gibljivim izto- 0,36 0,40 0,30 2,07 2,5 1,5 T kom У2 " ML, 0,58 5,20 T + H M ešalna b aterija 0,055 0,40 0,30 0,05 2,5 1,5 2 1 z mre- 10 z gibljivim izto- 0,051 0,40 0,30 0,04 2,5 1,5 T + H / žlco kom %" K ru- 0,055 0,05 šik, Valjevo 0,58 5,20 mrežice 11 M edicinska b aterija У2 " Istra, K ula ,105 0,18 T + H curek 0,103 0,40 0,25 0,17 2,5 1,0 H cu rek 0,080 0,10 T + H p rh a 0,082 0,40 0,25 0,11 2,5 1,0 H p rh a Pokončna m ešalna 12 b aterija z gibljivim iztokom У2 " 0,34 0,40 0,30 1,85 2,5 1,5 H Istra, K ula 0,43 2,96 T + H 13 Pokončna m ešalna 0,32 0,40 b aterija z gibljivim iztokom У2 " 0,30 1,64 2,5 1,5 H 0,54 ML, 4,67 T + H 14 0,74 Stenska b aterija za 8,76 T + H curek 0,47 k ad z ročno prho 3,54 _ H cu rek 0,17 У2 " Istra, Kula 0,46 T + H p rh a ~~ 0,40 0,25 2,5 1,0 H p rh a»švedska«b aterija 0,77 9,48 T + H cu rek 15 z ročno prho У2 " Istra, K ula 0,52 4,32 H cu rek 0,19 0,58 T + H p rh a 0,40 0,25 2,5 1,0 H p rh a»švedska«b aterija 0,81 10,51 T + H curek 16 z ročno prho У2 " ,51 4,16 H cu rek ML, 0,12 0,23 T + H p rh a 0,40 0,25 2,5 1,0 H p rh a

5 A rm atu ra izdelovalec M ešalna b aterija za um ivalnike z dolgim i priključki ML, B aterija za bide Istra, K ula V entil s plavačem za rezervoar WC M inim alni iztočni tla k T abela 2 (nadaljevanje) M erjena R ačunska p retočna k oličina obrem, točk R ačunsko U gotovljeno pretočna obrem. k oličina po DVGW po K,L. točk po DVGW po K.L ,25 T + H 0,15 0,25 0,18 0,36 1,0 0,5 H O pom ba 0,10 0,16 T + H p rh a 0,16 0,41 T + H curek 0,10 0,125 0,125 0,16 0,25 0,25 H curek 0,0125 0,125 0,125 0,0025 0,25 0,25 p rem a jh n a luknjica v tesn ilk i T...o d p rt v e n til za to p lo vodo T + H... o d p rt v e n til za to p lo in h la d n o vodo P ri tem je zanimivo, da so do podobnih rezultatov prišli tudi v N em ški dem okratični republiki.3 V m nogih p rim erih raču n ajo z bistveno m an jšim številom obrem enitvenih točk, pri čem er so obdržali za enoto OT = 1 iztok 0,25 dm 3/s vode. 5. Sklep To neskladje lahko rešujem o n a dva načina: a) da računam o z dejanskim številom obrem enitven ih točk (enota u streza p retoku 0,25 dm 3/s), to je z dejanskim i iztočnim i količinam i. Posledica tega bodo m anjše dim enzije om režja, k a r lahko m ed povečano porabo vode neugodno v p liv a n a iztočne količine. D ruga m ožnost pri tem načinu je, d a računam o z računskim i obrem enitvenim i točkam i po DVGW in zm anjšam o vrednost enote na npr. 0,18 dm /s. V tem p rim eru je potrebno p rerač u n ati tabelo za dim enzioniranje. K ončni učinek je en a k kak o r v prejšnjem odstavku. b) Da računam o z računskim številom obrem e nitvenih točk, to je z računsko pretočno količino vode po DVGW. D ejanski pretoki in upori so bistveno m anjši. V konicah p o rab e je to ugodno. T ako dim enzionirana in stalacija je predim enzionirana za zdajšnje dom ače arm ature. Tem u nasproti dobivam o obrem enitvene točke iz pretočnih količin pri p redpisanem m inim alnem iztočn em tla k u (v največ p rim erih kp/m 2): Z = (-^-V = 1 6 q 2 [8] \0,25/ V posebnih p rim erih računam o z dejanskim i p retočnim i količinam i. T udi fak to r istočasnosti se dostik ra t določa izkustveno. Z a določitev štev ila obrem enitvenih točk sm o merili iztočno količino s tehtnico in štoparico p ri zahtevnem m inim alnem iztočnem tlaku. R ezultati m eritev so zbrani v tab eli 2. T em eljna ugotovitev je, da z našim i arm aturam i pri en ak ih m inim alnih iztočnih tlak ih ni mogoče doseči enake iztočne količine kakor s tu jim i arm aturam i. Iztočne količine so p ri vseh m erjen ih arm a tu ra h bistveno m anjše od tistih, kakršne so potrebne po norm ah DVGW, in jih m orajo dosegati zahodna p o d jetja s svojim i arm aturam i. 3 Ing. W. K nobloch Ing. W. L in d e k e: H a n d b u ch d er G esu n d h eitstech n ik. P rvi način dim enzioniranja instalacij pri vodovodu bi povzročil naslednje: pri zam enjavi sedanjih arm a tu r z bolj k v alitetnim i bi postalo om režje prešibko dim enzionirano, izdelovalcem arm a tu r ne bi bilo do tega, da bi zm anjšali upore v arm atu rah, pri povečani porabi vode bi se zaradi šibko dim enzioniranega om režja iztočne količine še zm anjšale. Z višjim življenjskim standardom se veča tudi porab a vode. H krati se povečujeta faktor istočasnosti in z n jim obrem enitev om režja. Zato drugi način omogoča: zam enjavo slabih arm a tu r z boljšim i, perspektivno p rilag ajan je povečani porabi vode. N a vseh področjih tehnike težim o k izboljšanju delovanja p ri napravah. N aše arm atu re izkazujejo povrh velikih pretočnih uporov tudi veliko šumnost, ki v sodobnih stanovanjih povzroča obilo težav. To> ni norm alno in potrebni so m inim alni tehnični predpisi o kv aliteti arm atur. Vse izdelke bi bilo tre b a atestirati. Drugod po svetu so tej potrebi že zdavnaj ustregli s posebnim i preskuševališči za arm ature. Noben izdelek ne sm e v prodajo, dokler ne dobi atesta in označbe, d a u streza določenim predpisom. Menimo, da bi moirali tudi pri nas težiti za, enakim p ri izdelovalcih arm atu r. Zato bi bilo potrebno: sistem atično pregledati kvaliteto dom ačih a r m atu r n a nevtralnem preskuševališču, zahtevati določeno kvaliteto, s tem d a se izdajo ustrezni predpisi ozirom a norm e, p risk rb eti izdelovalcem možnost, d a v prehodn em obdobju izboljšajo arm ature, ki ne ustrezajo, in prepovedati prodajo arm a tu r brez atesta n a lašč za to pooblaščenega zavoda ali ustanove. Z ahvaljujem o se podjetju IMP, ki je dalo na uporabo vse arm a tu re za izvedbo preskusov. L ite ra tu ra : [1] K nobloch-l indeke: H andbuch d er G esundheitstechnik. [2] Recknagel-Sprenger: Taschenbuch fü r Heizung- L üftung-k lim atechnik. [3] VDI/VDE 2173 in DIN N aslov a v to rje v : dipl. ing. P e te r N ovak in dipl. ing. Jo že Z upančič, F a k u lte ta za Strojništvo v L ju b ljan i