CC BY
1УДК 69
Маршалюк В.С.
магистрант Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (г. Санкт-Петербург, Россия)
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КОЛЛЕКТОРНЫХ УЗЛОВ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОГО СВЕРЛЕНИЯ
Аннотация: в статье приводятся результаты моделирования работы стандартных коллекторных узлов водяного отопления и коллекторных узлов, распределительные гребенки которых произведены с применением технологии термического сверления.
Ключевые слова: коллекторный узел, распределительная гребенка, водяное отопление, местные сопротивления, термическое сверление.
Бюджетные варианты распределительных гребенок коллекторных узлов, с целью удешевления процесса производства и его оптимизации по времени, могут производится с применением технологии термического сверления, в результате чего резьбовое соединение образуется внутри тела распределительной гребенки [1].
С целью изучения и сравнения работы коллекторных узлов, было произведено моделирование в программном комплексе ANSYS (учебная версия) с использованием модуля FLUENT для аналогичных гребенок с термосверлением и без (стандартный вариант с резьбой под приварку).
Для моделирования был принят подающий коллектор на 3 выхода, с межосевым расстоянием 100 мм.
Исходные данные:
• Подключение коллектора - 3/4",
• Отводы - 1/2",
• Диаметр тела распределительной гребенки - Ду32,
• Теплоноситель - вода,
• Температура теплоносителя - X = 80,
• Скорость теплоносителя на подключении - 0,25 м/с,
• Шероховатость поверхности - 0,2 мм.
Моделирование началось с построения геометрии (рис. 1). Были созданы модели стандартной гребенки и гребенки с термическим сверлением. Для варианта с термическим сверлением в геометрии был предусмотрен выступ внутри тела гребенки (рис. 2), представляющий из себя внутреннюю резьбу. Высота выступа была принята равной 15 мм. Значение соответствует длине резьбовой части ниппеля 1/2", который вкручивается в тело гребенки.
Рис. 1. 3Б-модедь распределительной гребенки.
V
Рис. 2. Геометрия гребенки с термическим сверлением (в разрезе).
На основе геометрии была создана расчетная сетка в модуле MESH, были заданы параметры для расчета и граничные условия. Затем был произведен расчет в модуле FLUENT, и отображена картина распределения скоростей в сечении (рис. 3, рис. 4).
Рис. 3. Распределение скоростей в сечении стандартной гребенки.
Рис. 4. Распределение скоростей в сечении гребенки с термосверлением.
Как видно на рисунке 4, поток теплоносителя встречает препятствие в виде выступа внутренней резьбы. Распределение скоростей в теле гребенки неравномерное в сравнении с картиной на рисунке 3. Также стоит обратить внимание на ближайший к подключению отвод, картина распределения скоростей имеет явные отличия.
Ниже представлены рассчитанные параметры (таб. 1, таб. 2) для двух вариантов распределительных гребенок, 1-ый отвод - ближайший к подключению, 3-й - самый отдаленный.
Таблица 1. Рассчитанные параметры для стандартной гребенки.
Подключение Отвод 1 Отвод 2 Отвод 3
Скорость, м/с 0,250 0,136 0,157 0,167
Полное давление, Па 48,18 9,90 13,20 15,28
Динамическое давление, Па 30,98 9,82 13,08 15,20
Таблица 2. Рассчитанные параметры для гребенки с термосверлением.
Подключение Отвод 1 Отвод 2 Отвод 3
Скорость, м/с 0,25 0,134 0,156 0,167
Полное давление, Па 56,85 9,75 13,45 15,58
Динамическое давление, Па 30,98 9,70 13,33 15,55
Из табличных данных видно, что значения скоростей в сечениях для обоих типов гребенок практически не отличаются. На подключении значение полного давления для гребенки с термосверлением больше, чем для стандартной гребенки, а значения динамического давления не отличаются. На 1-м отводе значения полного и динамического давлений больше для стандартной гребенки, а для остальных отводов значения больше для гребенки с термическим сверлением.
Согласно [2, с. 10] отношение потерянного полного давления, осредненного по массовому расходу, к динамическому давлению в условном сечении называют коэффициентом гидравлического сопротивления.
Согласно [3, с. 201-202] потери напора при прохождении местного сопротивления находятся по выражению Вейсбаха и оцениваются в долях скоростного напора непосредственно за рассматриваемым местным сопротивлением.
Располагая информацией по значениям полного и динамического давлений, можно вычислить коэффициенты местных сопротивлений. Исходя из быстрого анализа табличных данных, можно сказать, что эти значения будут выше для варианта с термическим сверлением.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Маршалюк В.С. Местные сопротивления в коллекторных узлах водяного отопления, изготовленных с применением технологии термического сверления // «Вестник науки» №6 (75) т.1, 2024 г. С. 1819-1822;
2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под редакцией М.О. Штейнберга. - М: «Машиностроение», 1992 г.;
3. Альтшуль А. Д., Животовский Л. С., Иванов Л. П. Гидравлика и аэродинамика. - М.: Стройиздат, 1987. - 416 с
Marshaliuk V.S.
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering
(Saint Petersburg, Russia)
MODELING THE FUNCTIONING OF WATER HEATING COLLECTOR UNITS MANUFACTURED USING THERMAL DRILLING TECHNOLOGY
Abstract: the article presents the results of modeling the functioning of standard water heating collector units and collector units, the distribution combs of which are made using thermal drilling technology.
Keywords: collector unit, distribution comb, water heating, local resistance, thermal
drilling.
