Устройство трубы
Трубы делают из латуни или меди, реже — из серебра и других металлов. Уже в античности существовала технология изготовления инструмента из одного цельного листа металла.
По сути своей труба представляет длинную трубку, которая изгибается исключительно для компактности. Она слегка сужается у мундштука, расширяется у раструба, а на остальных участках имеет цилиндрическую форму. Именно такая форма трубки придаёт трубе её яркий тембр. При изготовлении трубы важен предельно точный расчёт как длины самой трубки, так и степени расширения раструба — это кардинальным образом влияет на строй инструмента.
Основным принципом игры на трубе является получение гармонических созвуков путём смены положения губ и изменение длины столба воздуха в инструменте, достигаемое с помощью механизма вентилей. На трубе применяется три вентиля, понижающих звук на тон, полтона и полтора тона. Одновременное нажатие двух или трёх вентилей даёт возможность понизить общий строй инструмента до трёх тонов. Таким образом, труба получает хроматический звукоряд.
На некоторых разновидностях трубы (например, на трубе-пикколо) есть также четвёртый вентиль (квартвентиль), понижающий строй на чистую кварту (пять полутонов).
Труба — правосторонний инструмент: при игре вентили нажимают правой рукой, левая рука поддерживает инструмент.
Как рассчитать объем ТА
Чтобы теплоаккумулятор для отопления выполнял свои функции, надо правильно выбрать его объем. Есть несколько методик:
- по отапливаемой площади;
- по мощности котла;
- по запасу времени.
Большая часть методов основана на опыте использования. По этой причине существует «вилка» в рекомендациях. Например, от 35 до 50 литров на квадратный метр отапливаемой площади
Как конкретно определить цифру? Стоит принять во внимание регион проживания и степень утепления дома. Если живете в регионе с не самой суровой зимой или дом утеплен отлично, лучше брать по нижней границе или около того. В противном случае — по верхней
В противном случае — по верхней.
Можно от ТА запитать не только радиаторы, но и теплый пол, а можно поставить и теплообменник для горячей воды
При выборе объема теплоаккумулятора для отопления также надо принимать во внимание два момента. Первый — большое количество воды позволит намного реже ее греть. За счет запасенного тепла можно длительное время поддерживать температуру
Но, с другой стороны, сильно возрастает время «разгона» этого объема до нужной температуры (нормальной считается нагрев до 85-88°С). При этом система становится очень инерционной. Можно, конечно, взять более мощный котел, но, в паре с буферной емкостью, выльется это в немалую сумму. Поэтому приходится лавировать, находя оптимальное решение
За счет запасенного тепла можно длительное время поддерживать температуру. Но, с другой стороны, сильно возрастает время «разгона» этого объема до нужной температуры (нормальной считается нагрев до 85-88°С). При этом система становится очень инерционной. Можно, конечно, взять более мощный котел, но, в паре с буферной емкостью, выльется это в немалую сумму. Поэтому приходится лавировать, находя оптимальное решение.
По отапливаемой площади
Подобрать объем аккумулятора тепла для системы отопления можно по площади помещения. Считается, что на десять квадратных метров необходимо от 35 до 50 литров. Выбранное значение умножают на квадратуру, поделенную на десять, получают искомый объем.
Например, в систему отопления дома площадью 120 м² со средним утеплением лучше установить теплоаккумулятор для отопления на 120 м² / 10 * 45 л = 12 * 45 = 540 литров. Для Средней полосы этого будет маловато, так что стоит смотреть на емкости объемом примерно 800 литров.
Чем больше производительность системы, тем больше должен быть ТА
Вообще, чтобы проще было ориентироваться, для дома площадью 160-200 квадратных метров, расположенного в Средней полосе, со средним утеплением, оптимальный объем бака — 1000-1200 литров. Да, при таком объеме в холода придется топить чаще. Зато это и не слишком подорвет ваш бюджет, и позволит достаточно комфортно существовать практически всю зиму.
По мощности котла
Так как трудиться над нагревом воды в баке придется котлу, есть смысл рассчитать объем исходя из его возможностей. В этом случае на 1 кВт мощности берут 50 литров емкости.
Можно сделать еще проще — воспользоваться таблицей (желтым закрашены оптимальные по затратам и производительности значения)
С расчетом все просто. Для котла на 20 кВт подходит ТА на 1000 литров. При таком объеме теплоаккумулятора для отопления, топить придется раза два в сутки.
По желаемой длительности простоя и теплопотерям
Этот способ — более точный, так как позволяет подобрать размеры конкретно под параметры вашего дома (теплопотери) и ваши пожелания (длительность простоя).
Рассчитаем объем теплоаккумулятора для дома с теплопотерями 10 кВт/час и время простоя — 8 часов. Нагревать воду будем до 88 °C, а остывать она будет до 40°C. Расчет такой:
- Для сохранения нормальной температуры емкость должна накопить 80 кВт тепла (10 кВт * 8 часов).
- Дельта температур: 88 °C — 40°C = 48°C.
- Далее высчитаем по формуле определения теплоемкости воды.
- Подставляя значения получаем: 80000 Вт / 1,163 Вт/кг°C * 48°C = 80000 / 55,824 = 1433 литра.
Для данных условий, необходимая емкость теплового аккумулятора для отопления — 1500 литров. Это потому, что теплопотери 10 кВт/час — слишком много. Это дом практически без отопления.
Разновидности трубы
Наиболее распространенным типом трубы является труба в строе си-бемоль (in B), звучащая на тон ниже, чем написаны её ноты. В американских оркестрах нередко также используется труба в строе до (in C), нетранспонирующая и обладающая чуть более ярким, открытым звуком, чем труба in B. Применяемый объём действительного звучания трубы — от e (ми малой октавы) до c3 (до третьей октавы), в современной музыке и джазе возможно извлечение и более высоких звуков.
Ноты пишутся в скрипичном ключе, как правило, без ключевых знаков, на один тон выше действительного звучания для трубы in B, и в соответствии с действительным звучанием для трубы in C. До появления механизма вентилей и некоторое время после этого существовали трубы буквально во всех возможных строях: in D, in Еs, in E, in F, in G и in A, каждая из которых предназначалась для облегчения исполнения музыки в определённой тональности. С повышением мастерства трубачей и усовершенствованием конструкции самой трубы необходимость в таком количестве инструментов исчезла. В наше время музыка во всех тональностях исполняется или на трубе in B, или на трубе in C.
Среди других разновидностей трубы:
Альтовая труба in G или in F, звучащая на чистую кварту или квинту ниже написанных нот и предназнающаяся для исполнения звуков в низком регистре (Рахманинов — Третья симфония). В настоящее время используется крайне редко, а в сочинениях, где предусмотрена её партия, применяется флюгельгорн.
Басовая труба in B, звучащая на октаву ниже обычной трубы и на большую нону ниже написанных нот. Вышла из употребления ко второй половине XX века, в настоящее время её партию исполняют на тромбоне — инструменте, схожем с ней по регистру, тембру и строению.
Труба-пикколо (малая труба). Разновидность, сконструированная в конце XIX века, в настоящее время переживает новый подъём в связи с возродившимся интересом к старинной музыке. Используется в строе си-бемоль (in B) и имеет возможность перестройки в строй ля (in A) для диезных тональностей. В отличие от обычной трубы, имеет четыре вентиля. Многие трубачи используют для малой трубы мундштук меньших размеров, что, однако, влияет на тембр инструмента и его техническую подвижность. Среди выдающихся исполнителей на малой трубе — Уинтон Марсалис, Морис Андре, Хокен Харденбергер.
Контурные тепловые трубы
КТТ — замкнутая система. Это не отрезок трубы.
КТТ состоит из испарителя и паропровода. Вся сложная начинка находится в испарителе. Паропровод же — обычная труба. При изгибах паропровода не происходит какого-либо значительного падения эффективности теплопередачи.
Обычно используется жесткая нагартованная труба из нержавеющей стали. Для сгиба контура применяются специальный трубогиб, чтобы не допустить перелома трубы. Так же возможно применение ненагартованной трубы из нержавеющей стали или из меди. Такой контур легко гнется руками, риск перелома трубы минимален. Даже настолько изогнутая КТТ остается вполне работоспособной:
Испаритель монтируется к источнику тепла. Средний отрезок паропровода монтируется змейкой внутри радиатора, для увеличения площади контакта.
Принцип работы бака-аккумулятора
Схема отопления с теплоаккумулятором
Принцип действия ТА для твердотопливного котла основан на высокой удельной емкости рабочей жидкости (воды или антифриза). За счет подключения бака объем жидкости увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается инерционность системы.
При этом максимально нагретый котлом теплоноситель сохраняет в ТА свою температуру в течение длительного времени, поступая по мере необходимости к приборам обогрева.
Так обеспечивается непрерывная работа системы отопления даже при прекращении сжигания топлива в котле.
Рассмотрим порядок работы системы с твердотопливным котлом и принудительной подачей теплоносителя.
Для запуска системы включается циркуляционный насос, установленный в трубопроводе между котлом и теплоаккумулятором.
Холодная рабочая жидкость из нижней части ТА подается в котел, нагревается в нем и поступает в его верхнюю часть.
В связи с тем, что удельный вес горячей воды меньше, она практически не смешивается с холодной водой и остается в верхней части буферной емкости, постепенно заполняя ее внутреннее пространство за счет отбора насосом холодной воды в котел.
При включении циркуляционного насоса, установленного в обратной магистрали системы между приборами отопления и аккумуляторным баком, холодный теплоноситель начинает поступать в нижнюю часть ТА, вытесняя горячую воду из верхней его части в подающую магистраль.
При этом горячая рабочая жидкость поступает ко всем приборам отопления.
Необходимый объем тепла для обогрева помещений может автоматически регулироваться комнатным датчиком температуры, который управляет работой трехходового клапана, установленного на выходе ТА в подающей магистрали. При достижении в комнате заданной температуры датчик выдает управляющий сигнал на клапан, который срабатывает и ограничивает подачу горячего теплоносителя в систему, перенаправляя его обратно в ТА.
После сгорания топлива в котле горячий теплоноситель из аккумулирующей емкости продолжает поступать в систему по мере необходимости, пока остывшая рабочая жидкость из обратной магистрали полностью не заполнит его внутренний объем.
Схема ГВС с баком-аккумулятором
Время работы ТА при неработающем котле может составлять достаточно продолжительное время. Это зависит от температуры наружного воздуха, объема буферной емкости и количества обогревательных приборов в системе отопления.
Для сохранения тепла внутри теплоаккумулятора бак подвергается теплоизоляции.
Также для этого могут использоваться дополнительные источники тепла в виде встраиваемых электронагревателей (ТЭНов) и/или теплоносителей (змеевиков), подключаемых к другим источникам тепла (электро- и газовые котлы, солнечный коллектор и пр.).
Встроенный в бак теплоноситель для ГВС обеспечивает нагрев холодной воды, подаваемой через него из водопроводной системы. Тем самым он играет роль проточного водонагревателя, обеспечивая потребности хозяев дома в горячей воде.
Основной принцип
Тепловая трубка имеет форму герметичного корпуса, который содержит жидкость в состоянии равновесия жидкость-пар, как правило, в отсутствие какого-либо другого газа.
На конце тепловой трубы, расположенной рядом с охлаждаемым элементом (этот конец называется «испаритель», а охлаждаемый элемент – «горячий источник»), жидкость в жидком состоянии испаряется , поглощая тепловую энергию. весна. Затем пар циркулирует по тепловой трубке к другому концу (конденсатору), расположенному на радиаторе или другой системе охлаждения (источник холода), где он конденсируется, чтобы вернуться в жидкое состояние. Конденсация позволяет передавать тепловую энергию источнику холода (часто окружающему воздуху ).
Затем жидкость должна вернуться в испаритель, используя силы тяжести или, когда это невозможно, другие силы, в частности силы капиллярности, благодаря структурам, состоящим из сеток ( на английском языке это называется сетчатыми фитилями ) или спеченного металла. порошки . Также возможно реализовать капилляры возврата текучей среды, сделав канавки внутри трубки, составляющей тепловую трубку. Использование металлических пен на небольших расстояниях иногда доказывает свою эффективность.
При правильном размере тепловые трубки обеспечивают гораздо более высокую кажущуюся теплопроводность, чем обычные металлы (медь и алюминий), что делает их лучше, чем просто .
Щелкните миниатюру, чтобы увеличить ее.
Расчет объема буферной емкости котла
Самым оптимальным решением этой задачи станет поручение ее выполнения инженерам-теплотехникам. Расчет объема теплоаккумулятора для всей системы отопления частного дома требует учитывать различные факторы, известные только им. Несмотря на это, предварительные подсчеты можно сделать самостоятельно. Для этого кроме общих знаний физики и математики понадобятся калькулятор и чистый лист бумаги.
Находим следующие данные:
- мощность котла, кВт;
- время активного горения топлива;
- тепловая мощность обогрева дома, кВт;
- КПД котла;
- температуры в трубе подачи и «обратке».
Рассмотрим пример предварительного расчета. Обогреваемая площадь – 200 м2, время активного горения котла – 8 часов, температура теплоносителя при нагреве – 90° С, в обратном контуре – 40° С. Расчетная тепловая мощность обогреваемых помещений – 10 кВт. При таких исходных данных тепловой прибор получит 80 кВт (10×8) энергии.
Делаем расчет буферной емкости твердотопливного котла по теплоемкости воды:
m=Q/1,163×∆tгде:m – масса воды в емкости (кг);Q – количество тепла (Вт);∆t – разность температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С);1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).
Расчет буферной емкости твердотопливного котла
Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м3 (80000/1,163×50). Таким образом для системы отопления дома площадью 200 м2 надо установить ТА емкостью 1,4 м3. Зная эту цифру можно смело идти в магазин и смотреть, какой теплоаккумулятор приемлем.
Габариты, цена, комплектация, производитель уже легко определяемы. Сопоставляя известные факторы не трудно сделать предварительный выбор теплового аккумулятора для дома. Такой расчет актуален в случае, когда дом построен, система отопления уже смонтирована. Результат расчета покажет, нужно ли разбирать дверные проемы из-за габаритов ТА. Оценив возможность его установки на постоянное место, делается окончательный расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла, установленного в системе.
Собрав данные по системе отопления выполняем вычисления по формуле:
W = m×c×∆t (1)где:W – количество необходимого тепла для нагрева теплоносителя;m – масса воды;c – теплоемкость;∆t – температура подогрева воды;
Кроме этого понадобится значение k – КПД котла.
Из формулы (1) находим массу:m = W/(c×∆t) (2)
Поскольку КПД котла известен, уточняем формулу (1) и получаемW = m×c×∆t×k (3)откуда находим уточненную массу водыm = W/(c×∆t×k) (4)
Рассмотрим, как рассчитать теплоаккумулятор для дома. В системе отопления установлен котел мощностью 20 кВт (указана в паспортных данных). Топливная закладка прогорает за 2,5 часа. Для отопления дома нужно 8,5 кВт/1 час энергии. Значит, за время прогорания одной закладки будет получено 20×2,5 = 50 кВт
На отопление помещений будет израсходовано8,5×2,5 = 21,5 кВт
Лишнее произведенное тепло50 – 21,5 = 28,5 кВтсохраняется в ТА.
Температура, на которую нагревается теплоноситель составляет 35° С. (Разность температур в трубе подачи и «обратки». Определяется замером во время работы системы отопления). Подставляя искомые значения в формулу (4) получаем28500/(0,8×1,163×35) = 874,5 кг
Эта цифра означает, что для сохранения тепла, выработанного котлом необходимо иметь 875 кг теплоносителя. Для этого понадобится буферная емкость для всей системы объемом 0,875 м3. Такие облегченные расчеты позволяют легко выбрать теплоаккумулятор для котлов отопления.
Расчет емкости теплоаккумулятора
Методика, по которой производится расчет, может быть разной в зависимости от схемы применения. Вот примерная схема подсчетов:
- Определение максимальной загрузки топлива. Например, в топку вмещается 20 кг дров. 1 кг дров способен выделить 3,5 кВт·ч энергии. Таким образом, при сжигании одной закладки дров котел отдаст 20·3,5=70 кВт·ч тепла. Время, за которое сгорает полная закладка, можно определить опытным путем или рассчитать. Если мощность котла, например, 25 кВт 70:25=2,8 ч.
- Температура теплоносителя в отопительной системе. Если система уже смонтирована, достаточно измерить температуру на входе и выходе и определить теплопотери.
- Определение желательной частоты загрузки. Например, возможна загрузка утром и вечером, а днем и ночью обслуживать котел нет возможности.
Расчет теплоаккумулятора
Если за час теплопотери помещения, например, составляют 6,7 кВт, то за сутки это составит 160, кВт. В рассматриваемом примере это составляет немногим больше, чем две закладки топлива. Как было определено выше, одна закладка дров сгорает около 3 часов, выделяя 70 кВт·ч тепловой энергии.
Потребность на обогрев дома 6.7·3=20,1 кВт·ч, запас аккумулирующего бака составит 70-20,1=49,9, то есть примерно 50 кВт·ч. Этой энергии хватит на период 50:6,7 – это около 7 ч. Значит на сутки требуется две полных заклаки и одна неполная.
Исходя из этих расчетов, рассмотрев несколько вариантов, останавливаемся на таком: в 23 часа делается неполная загрузка, в 6.00 и 18.00 – полная. Если начертить график уровня заряда теплоаккумулятора, видно, что максимальный заряд приходится на 60 кВт·ч в 9 утра.
Так как 1 кВт·ч=3600 кДж, запас должен составить 60·3600=216000 кДж тепловой энергии. Запас по температуре (разность максимального показателя воды и необходимого показателя подачи) 95-57=38°С. Теплоемкость воды 4,187 кДж. Таким образом, 216000/(4,187·38)=1350 кг. В этом случае необходимый объем теплоаккумулятора составит 1,35 м3.
Рассмотренный пример дает общее представление о том, как производится расчет емкости аккумулирующего бака. В каждом отдельном случае необходимо учитывать особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.
Особенности установки теплоаккумулятора
Перед установкой оборудования должен быть составлен детальный проект. Необходимо учесть все требования производителей отопительного оборудования. При установке накопительного резервуара должны соблюдаться следующие правила:
- Поверхность емкости должна иметь надежную теплоизоляцию.
- На входе и выходе должны быть установлены термометры для контроля температуры воды.
- Объемные баки чаше всего не вписываются в дверной проем. Если нет возможности внести резервуар до окончания строительства, придется использовать разборный вариант или несколько баков поменьше.
- На входной трубе желательно наличие фильтра грубой очистки.
- Рядом с резервуаром должны быть вмонтированы предохранительный клапан и манометр. В самом баке также должен быть воздухоотводящий клапан.
- Должна быть предусмотрена возможность слива воды из бака.
Использование теплоаккумулятора в системе с твердотопливным котлом увеличивает эффективность работы теплогенератора и срок его службы, а также позволяет более экономно расходовать топливо. Возможность более редкой закладки топлива делает пользование отопительным котлом удобнее для потребителя. Расчет необходимой емкости аккумулирующего резервуара должен учитывать тип котла, особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.
Несмотря на простоту устройства, и очевидность пользы от использования теплоаккумуляторов, данный вид оборудования пока не очень распространен. В этой статье мы постараемся рассказать о том, что такое аккумулятор тепла и преимущества, которые приносит его использование в системах отопления.
Технические характеристики тепловых трубок
Теоретический диапазон рабочих температур тепловых трубок с капиллярными структурами составляет от 0 до плюс 250 °C, хотя практически тепловые трубки начинают работать начиная с минимальной температуры около плюс 20 °C. При температуре ниже 0 °C вода замерзает в капиллярных структурах, но это не приводит к их повреждению из-за расширения жидкости в силу ее малого объема. Например, стандартная тепловая трубка длиной 150 мм и диаметром 6 мм содержит около одного кубического сантиметра воды.
Небольшое замечание, касающееся надежности тепловых трубок. В расчеты и испытания надежности тепловых трубок закладывается эксплуатационный ресурс порядка нескольких десятилетий. Срок службы тепловой трубки составляет не менее 20 лет, циклический ресурс – порядка нескольких тысяч циклов замерзания/таяния хладагента без повреждения капилляров. Выход тепловых трубок из строя в большинстве случаев является результатом: a) нарушения технологии производства (брак); б) эксплуатации в нештатных условиях, подразумевающих повышенный риск коррозии и/или механических повреждений. Вероятность отказов, возникающих в результате поступления в эксплуатацию некачественных изделий, Celsia снижает путем проведения испытаний каждой тепловой трубки на герметичность (с помощью гелия) и на работоспособность под максимальной тепловой нагрузкой. Коррозионная стойкость тепловых трубок может быть повышена путем никелирования их наружной поверхности.
Как выбрать теплоаккумулятор
Производители предлагают широкий выбор буферных емкостей, работающих на разных принципах. Какой купить теплоаккумулятор для твердотопливного котла в частном доме? От эффективности оборудования зависит, будет ли тепло в комнатах утром, когда прогорит закладка дров или угля. При выборе необходимо уделить основным техническим характеристикам, влияющим на работу системы отопления.
Объем
Теплоаккумулятор для частного дома должен иметь объем, который позволит аккумулировать тепло от одной закладки котла, используемого для обогрева. Приблизительно рассчитать эту характеристику не сложно: на 1 кВт мощности требуется 30-50 литров теплоносителя. Более точный расчет учитывает калорийность используемого топлива, объем камеры сгорания, КПД теплового оборудования и теплопотери дома. Если объем недостаточный, то система отопления будет работать неэффективно.
Для расчета объема буферной емкости можно воспользоваться калькуляторами на специализированных сайтах, но лучше всего – обратиться за помощью к теплотехнику. Специалист учтет специфику установленного котла, теплопроводность внешних ограждающих конструкций и предложит модель накопителя с оптимальным объемом и функционалом.
Материал бака
Выпускаются модели из нержавейки, конструкционной и низкоуглеродистой стали. Состав металла и его толщина влияют на такие факторы, как устойчивость к коррозии и высокому давлению. Если вода, поступающая из буферной емкости, будет использоваться в системе горячего водоснабжения, то необходима улучшенная защита от коррозии. Ее обеспечат баки из нержавеющей стали или из металла, покрытого эмалью.
Дополнительные функции
Положительные отзывы на теплоаккумуляторы для котла часто связаны с функционалом оборудования. Возможность подключения нескольких контуров позволит использовать накопители для подключения не только к обвязке с радиаторами отопления, но и к системе ГВС, теплому полу. Буферную емкость можно подключать к нескольким источникам тепла, что поможет снизить затраты на коммунальные услуги и избежать аварийных ситуаций.
Поклонникам «зеленой» энергетики необходимо отдать предпочтение моделям, которые имеют возможность подключения к солнечным панелям или тепловым насосам. Для контроля над основными рабочими параметрами оборудование должно комплектоваться термометрами, манометрами. Наличие встроенного ТЭНа – улучшает функционал и защищает от падения температуры при остановке котла. Возможность нарастить мощность электрических нагревателей – удобное решение для владельцев больших домов или производственных предприятий.
