Kalvopaisunta-astian mitoitus (laskukaava)

[hapansilakka]

Päivitänpä tänne ihan tiedoksi kiinnostuneille. Tein vihdoin uudelleenjärjestelyitä lämmitysjärjestelmääni. Lisäsin toisen 80 l kalvopaisarin vanhan rinnalle, ja siirsin paisariyhteen pannulta varaajalle menevästä putkesta paluuputkeen. Nyt tuntuu toimivan ihan mukavasti ainakin lämpötilavälillä 20...85 deg C. Paineet vaihtelevat välillä 0.9...1.4 bar. Patterijärjestelmässä ei ole tällä hetkellä vesiä, eli lämpötilan vaihtelulle altistuva kokonaistilavuus on noin 800 l. Kalvopaisareiden yhteenlaskettu tilavuus on 160 l. Paisuntatilavuus on siis nyt 20 % järjestelmän kokonaistilavuudesta.

[repa]

"Hyvä valinta" 

Noin saa alapaineen pidettyä korkeampana mikä vähentää kattilan pistekiehumista. Pistekiehuminen ( kattilan kohina ja jopa pulputus ) huonontaa lämmönsiirtymistä.

Ainhan tuossa  hiukka kompromissi täytyy tehdä: hinta ja tilantarve vastaan mukavuus/ huolettomuus.

[hapansilakka]

Haluan pitää alapaineen yli 0.8 baarissa, koska puukattilan rinnalla oleva maalämpöpumppu siten haluaa. Toisin sanoen se on ensisijainen syy reiluhkoon paisuntamitoitukseen. Mutta olet repa oikeassa, samalla saavutetaan tuo hyöty, että pannun pulputukset vähenee.

[Harri2]

Jämä Elmerin asennusohjeessa oleva paisunta-astian mitoitus varaavassa lämmitysjärjestelmässä.

V1 = (0,05 x (p2+1) x V) / (p2-p1)

V1 = paisunta-astian tilavuus (l)
V = lämmitysjärjestelmän kokonaistilavuus (l)
p1 = paisunta-astian esipaine (bar)
p2 = järjestelmän suurin sallittu käyttöpaine (bar)

Lämmitystekniikan oppikirjassa paisunnan mitoitus lyhyesti:
Järjestelmän maks paine 150 kPa.
Paisunnan esipaine 50 Kpa, tarvittava tilavuus 10% järjestelmästä.
Paisunnan esipaine 100 Kpa, tarvittava tilavuus 20% järjestelmästä.

[Pähkäilijä]

>Ihan en bonjannu miten ne on ilman vannetta, ei pelkkään sisäkummiin taida saada painetta 0,7 saakka?<

Idea on siinä, miten  sisäkumi päällysrenkaineen ja vanteineen kestää painetta yli 5 kiloa. Kun  sisuskumi on vain päällyskumin varassa, niin tämä paketti ei kestä painetta kovinkaan paljoa, vaan sisuskumi pursuaa pois päällysrenkaan sisältä. On siis varotoimenpide.

Niin, näissä itse rakennelmissa tulee muistaa tuo paine ja sen vaikutus.  Paine tulee ehdottomasti pysyä alle 1.5.

Ahneella on paskane loppu 

rakentelin tämmöstä sisuskumi-ulkokumi yhdistelmää ku työmaalla oli joutilaana 295/80 22.5" ulkokumeja. Löyty 12x20 sisuskumi ja sitte väliletku paisarilta sisuskumille (oma hommansa löytää sopivia päitä, löyty sitte pari paripyörien jatkoventtiiliä joista katkasemalla sai päät ja sopivan kokosta letkua väliin). Sisuskumi laajensi rengasta niin paljon ettei 0.5 bar esipainetta saanu aikaan ja sitte kumi rupes tulemaan jo renkaaasta ulos ja venttiilinkohta jäämään laskokselle joten siitä se ois murtunu - ei hjuva.

Autotallista löyty enshätään 215/65 16" rengas vanteineen ja otin sen tilapäiskokeiluun. nyt 3000 litran varaajan ja 250 paisarin (0.5b esipaine) käytössä ollessa oli paineet 1.3 ja tuon pakurin renkaan lisäyksen jälkeen putos 1.1 baariin. Tarttee jatkaa sopivan vanteellisen renkaan etsiskelyä. Laskin tolle kuorma-auton eturenkaalle noin 180 litran tilavuuden.

[markkulievonen]

Ahneella on paskane loppu 

rakentelin tämmöstä sisuskumi-ulkokumi yhdistelmää ku työmaalla oli joutilaana 295/80 22.5" ulkokumeja. Löyty 12x20 sisuskumi ja sitte väliletku paisarilta sisuskumille (oma hommansa löytää sopivia päitä, löyty sitte pari paripyörien jatkoventtiiliä joista katkasemalla sai päät ja sopivan kokosta letkua väliin). Sisuskumi laajensi rengasta niin paljon ettei 0.5 bar esipainetta saanu aikaan ja sitte kumi rupes tulemaan jo renkaaasta ulos ja venttiilinkohta jäämään laskokselle joten siitä se ois murtunu - ei hjuva.

Autotallista löyty enshätään 215/65 16" rengas vanteineen ja otin sen tilapäiskokeiluun. nyt 3000 litran varaajan ja 250 paisarin (0.5b esipaine) käytössä ollessa oli paineet 1.3 ja tuon pakurin renkaan lisäyksen jälkeen putos 1.1 baariin. Tarttee jatkaa sopivan vanteellisen renkaan etsiskelyä. Laskin tolle kuorma-auton eturenkaalle noin 180 litran tilavuuden.

Niin, järjestelmässäni on kaksi Hiacen 14" rengasta yhdistettynä toisiinsa. Niin, paketti on telineessä leveydeltään hieman puristuksissa eli tämä lievä puristaminen  siirtää sisäkumin ulos putkahtamista. Mutta,- järki käteen. Paketti tulee ehdottomasti olla sellainen,- ettei se kestä kuin hädin tuskin kilon paineen. Painemittarilla on hyvä " koeponnistaa" paketti.
On muuten idioottivarma ja kestää isoisältä pojalle ja järjestelmän paine pysyy pienellä alueella.

[Termodynamiikka]

Noilla arvoilla kun paisunnassa on 66 litraa vettä, saavutetaan 1,5 bar paine.
Veden lämpötila ei niinkään vaikuta mutta kaasun lämpötila enemmänkin. Kaasun paine on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan kun tilavuus pysyy vakiona. Tämä medän 0 (nolla) on +273 astetta. Jos siis nollassa paine on 1 bar, + 100 se on 1* 373 / 273 = 1,366 bar. Minusta tämä oikea kaava on yksinkertaisempi kuin esitteiden likimääräiset. Englantilainen Boyle kehitti sen jo 1700 luvun lopulla.

Tämä veden mahtumisen kaava on myös melko yksinkertainen paine kertaa tilavuus on vakio. P*V = vakio. Paine on syötettävä vain absoluuttisena eli ensi lisätää  1 bar ja lopputuoksesta se vähennetään.
Keron tässä miten se syötetään taulukkoon:

A sarakkeeseen paisunnan tilavuus
B sarakkeeseen esitäyttöpaine
C sarakkeeseen maksimipaine
D sakkeeseen =A-(B+1)*A/(C+1)   tämä on veden määrä kun koko tilavuudresta on vähennetty kaasun tilavuus

Kokeilkaapa.

Hieno kaava. Pystyisikö joku auttamaan soveltamaan tuota vähän. Seuraavanlainen opiskeluun liittyvä "dilemma" olisi käsillä...

Lämmitysjärjestelmän paisunta-astiassa on järjestelmän täyttämisen jälkeen pelkästään kaasua (typpeä) paineessa 1.5 bar (abs.). Paisunta-astian tilavuus on 300 litraa. Kaasun paine voi nousta arvoon 2.5 bar (abs.), tämän jälkeen varoventtiili avautuu ja vettä virtaa järjestelmästä pois. Järjestelmän täyttämisen jälkeen verkoston veden lämpötila on +20°C. Verkoston veden lämpötila nostetaan arvoon +95°C. T = vakio

Kysymys. Kuinka paljon lämmitysjärjestelmän vesitilavuus voi olla (litroina), jotta lämmitysjärjestelmän vesi mahtuu vielä paisunta-astiaan?

[repa]

Paissariin noilla paineilla mahtuu < 200 l. Vesi turpoo n. 7 % ja varaaja 2%, ninnii 5% netto, josta lämmitysjärjestelmän vesitilavuudeksi < 4 m³, sillä ehdolla että lattialämmityksen paluu on 95 C. Jos meinaa pursua yli niin pikkasen laskee esipainetta.

Tehtävässä pilkulleen tarkkaa vastausta tärkeämpi on laskutapa ja virhearviointi.

*Typpi esipaineena käyttäytyy kyllä ideaalikaasun tavoin ( noilla paineilla ja lämmöillä ) P*V = vakio
*Lämmitysjärjestelmän vesitilavuudeksi laskettava myös patteriverkosto/lattialämmitysverkosto, joiden lämpö tuskin kuitenkaan on 95 C ( = tehtävänannon vajavuus )
*Annettujen lähtöarvojen tarkkuudesta johtuen ei vastausta voi antaa kuin 1/10 motin tarkkudella ( = tehtävänannon vajavuus ). Paineet pitäisi ilmoittaa Pascaleina. Paissari tilavuus, 300 l, on myös aika tulkinnanvarainen matematiikan kannalta.
* Vastausta pyydetään litroina? 4000 l pitää silloin esittää muodossa 4,0 x 10³ l
* Mihin tarkoitukseen vastausta tarvitaan? Onko matikan-, fysiikan-, kemian- tms tehtävä, peruskoulu-, lukio-, ammattikoulu- vai opistotaso? Jopa lukiotason opolla voi olla yksi ja ainoa oikea vastaus, esim 3987,3 l.
*Opon profilointi, opolle on annetava se mitä opo haluaa, joka ei aina ole ihan tismalleen sama kuin oikeavastaus.

Toivottavasti tämä hämmentää sinua sopivasti mutta ei liikaa

[Termodynamiikka]

Kiitos

Sain selvitettyä sen kun ensin laskin mitä typen lämpeäminen vaikuttaa astian tilavuuteen ja sitä kautta sain suhdeluvun koska Seppol kaavan kanssa sain astian maksimi vesitilavuuden. Sitten tämän suhdeluvun kanssa verrannollisuuslausekkeen avulla verkoston tilavuus, joka itse asiassa oli 3171 litraa

Kiitos repa

[repa]

Tota noin...  äläs nyt vielä kiittele.

Tuo oli siis semmonen laitosmiehen "näppituntumalaskelma" että pysytään oikeilla hoodeilla:

Paissariin noilla paineilla mahtuu < 200 l. Vesi turpoo n. 7 % ja varaaja 2%, ninnii 5% netto, josta lämmitysjärjestelmän vesitilavuudeksi < 4 m3, sillä ehdolla että...

Oletan että tuo "T=vakio" tarkoittaa paissaria, mikä on hyvä ihan oikeassakin elämässä. Jos paissarin lämpötila on vakio, se saa olla mitä tahansa eikä se vaikuta laskentaan. Oletetaan vielä että annetut arvot ovat tarkkoja eli 300,0 l ja 1,50 / 2,50 bar. Noilla arvoilla paissarin vaihtuvaksi tilavuudeksi tulee 180 l.
Oletetaan lisäksi että pattereiden ja/tai lattialämmitysten osuus on niin pieni ettei niitä huomioida koska lämpötilaerot ja tilavuudet ovat pieniä. Eli lasketaan varaajan vesitilavuutta, joka muuttuu 180 l annetulla lämpötila-alueella.
Taulukosta nähdään että veden laajenemiskerroin vaihtelee eri lämpötiloissa eli ei voida käyttää noin suurella lämpötilan vaihteluvälillä.

water at 0oC: -0.000050 (1/oC)
water at 4oC: 0 (1/oC)
water at 10oC: 0.000088 (1/oC)
water at 20oC: 0.000207 (1/oC)
water at 30oC: 0.000303 (1/oC)
water at 40oC: 0.000385 (1/oC)
water at 50oC: 0.000457 (1/oC)
water at 60oC: 0.000522 (1/oC)
water at 70oC: 0.000582 (1/oC)
water at 80oC: 0.000640 (1/oC)
water at 90oC: 0.000695 (1/oC)

Veden ominaistilavuus-taulukosta näkee helposti että veden tilavuus 20 C:ssa on  1.00180  l / kg ja 95 C:ssa 1.03962  l / kg. Niiden erotus on 0,03782 l / kg eli tuon verran 1 kg vettä laajenee ko lämpötilojen välillä. Veden massahan pysyy samana lämmityksestä huolimatta


C    l / kg
1    1.00010    
4    1.00003    
10    1.00030    
15    1.00090    
20    1.00180    
25    1.00296    
30    1.00437    
35    1.00600    
40    1.00785    
45    1.00989    
50    1.01210    
55    1.01452    
60    1.01709    
65    1.01984    
70    1.02275
75    1.02581    
80    1.02903    
85    1.03241    
90    1.03594    
95    1.03962    
100    1.04346    
110    1.05158    
120    1.06032    
140    1.07976
160    1.10199

Kun paisunnan hyötytilavuus, 180 l, jaetaan tuolla luvulla, saadaan 4759 litraa. Tuon kokoisen terässäiliön tilavuus kasvaa lämpölaajenemisen johdosta n. 10 - 12 litraa ( dT = 75 K ).
Kun varaaja on kuumennettu niin  paisuntaan siirtynyt vesi pienentää varaajan massaa n. 180 kg, sen vaikutus on n. 7 l. Elikkä vastaukseksi n. 4780 l.

HYVÄÄ LOPPUVUOTTA 2020 KAIKILLE !