Mehanika-Hidraulika fluida-problem sa protokom tecnosti kroz sistem cevi

Pozdrav narode.
Imam jedan specifican slucaj koji nikako ne uspevam da odgonetnem i koji mi pravi problem, a koji se nadam da cu uz vasu strucnu pomoc uspeti nekako da resim.
U pitanju je problematican protok rashladne tecnosti kroz jedan deo cevovodne mreze . Medijum koji tece kroz cevi je mesavina glikol-voda u odnosu 1:2, a temperatura tecnosti iznosi 14 stepeni celzijusa.
Naime problem mi nastaje nakon jednog T-racvanja cevi gde mi u jednoj grani tecnost nastavlja normalno da struji u kolicini 15,8 m³/h,dok u drugoj grani mi je protok pao na 4,3 m³/h sto je premalo.U toj problematicnoj grani cev se nakon t-racve koja je dn100 (110mm)suzava na precnik DN80(85mm) i nakon toga je montiran regulacioni ventil predvidjen za tu dimenziju. Po Bernulijevoj jednacini,u delu gde se cev suzava,kolicina protoka ne bi trebala da se menja vec samo pritisak treba da padne i brzina strujanja da se poveca.
Lupam glavu vec duze vreme i nikako da utvrdim sta mi usporava protok. Da napomenem da sam sva merenja sam napravio i sve ventile u tom delu mreze potpuno(100%) otvorio . Cevi su pravilno dimenzionirane i to je jedna inzinjerska firma proverila.
Radi lakseg opisa problema,postavicu semu koju sam napravio i gde se tacno vidi gde je nastao problem.

Ko ima volje neka slobodno analizira sliku i svi predlozi i sugestije su dobrodosli. :)
Shema

Na prvu loptu.

Imas padove pristiska kod T racve, suzenja, regulacionog ventila i kod svakog klima uredjaja.
Nasuprot padovima pristiska imas, predpostavljam pumpu.

Ako slucajno znas koeficijente otpora ventila i klima uredjaja, onda mozes das dobijes padove pritiska dP=f(ro, temp...) a zatim i daljom kalkulacijom do protoka, koji ce bit verovatno isti kao ovi izmereni.

Hvala na veoma brzom odgovoru. :)
Mislis li da su svi ti padovi pritiska uzrok zbog kog je kolicina protoka ovoliko mala?
Da napomenem da su svi klima uredjaji opremljeni trokrakim ventilom i u slucaju da je klima uredjaj iskljucen,tecnost ne prolazi kroz klima uredjaj vec struji neometano kroz taj trokraki ventil nazad u povratni vod.Vrednosti pada pritiska ΔP na regulacionim ventilim nemam ali ce u narednom periodu biti izvrseno merenje.U drugoj grani nakon t-racve ,gde je kolicina protoka normalna(15,8 m³/h) , nalaze se takodje regulacioni ventili i prikljuceno je 6 klima uredjaja.U tom delu funkcionise sve kako treba i bez ikakvih problema.

Malo sam zardjao, tako da uzmi sa rezervom moje pisanje.

Ovo je dvocevni zatvoren sistem, tako da se u startu eliminise gravitacija iz bernulija.

Potrebni kapaciteti(rashladni/toplotni) klima/grejnih tela definisu potreban protok u funkciji gustine i temperature fluida. Na osnovu protoka se biraju dimenzije cevi. Protoci, daju brzine, a zajedno sa koeficijentima(pumpa, ventili, racve, kricine, klime...) daju padove pritiska.
Takodje se racuna i pad pritiska usled trenja cevi, tj. duzinski pad pritiska se mnozi sa duzinama cevi.

Koliko se secam, dalje, mreza se podeli u deonice(do ventila,racve, kricine, klime...), zatim se racunaju dP-padovi pritiska za svaku deonicu.

Analiziraju se sve deonice i na osnovu najveceg pada pritiska dPmax se bira najnepovoljnija deonica. Najnepovoljnija deonica je ona sa max padom pritiska, izmedju pumpe i najnepovoljnije klime.

Na osnovu protoka i dPmax se dimenzionise pumpa.

Dalje, kod povoljnije grane se obicno radi prigusenje(dPmax - dPdeonice), preko prigusnog ventila, naravno ako postoji potreba za tim. Cini mi se da ovo nije velika mreza.

Za opisan slucaj, moguci su razliciti uzroci:

- lose dimenzionisani precnici
- lose dimenzionisana pumpa
- ne-balansirana mreza
- prljavstina i zacepljenje, mozda vazduh

Svako bi valjalo da vam isporucilac/izvodjac sistema uradi toplotno-hidraulicni obracun(grubo opisan gore), ako vec nije.
Zatim, ovo sto ste vec poceli, a sto je odlicno, da uradite merenja protoka i padova pristiska.

Tako cete relativno brzo doci do uzroka problema.

Imaj na umu da fluid uvek teče gde mu je lakše (odnosno gde je manji otpor) i da je pad pritiska fluida u paralelenim granama uvek isti.
Prema priloženoj šemi u grani sa desne strane T-račve imaš mnogo više hidrauličkih otpora i zato je protok manji.
Da li možeš da prigušiš protok (odnosno da povećaš otpor) u granama sa leve strane T-račve?
Tako se najjednostavnije hidraulički balansira sistem i dobija željeni protok.
Pozdrav,
A

Po tabeli,svi precnici cevi koje su u ovom slucaju postavljene, su odgovarajuci.Na primer najtanja cev u sistemu (prikljucak klima uredjaja) ima precnik DN40 i ona ima mogucnost da transportuje fluid u kolicini 9 m³/h pri brzini 2 m/s. U mom slucaju izmerena brzina strujanja je 0,22 m/s ,sto je veoma malo i bio bih prezadovoljan kada bi brzina bila oko 1 m/s.Pumpe su veoma velikog kapaciteta i u pogonu je uvek samo jedna(po rashlanom krugu) jer nema potrebe za povecanjem kolicine protoka tecnosti.Tecnost struji kroz zgradu od 3 sprata,gde je situacija vezano za hidraulicni protok na spratu iznad i na spratu ispod perfektna.Samo u ovom delu mreze imam problem.Prljavstinu iskljucujem kao mogucnost jer su u mrezi postavljena ogromna sita i filteri koji se svake 2 godine menjaju,a ove godine su zamenjeni.Prilikom zamene sita izgledaju skoro kao nova,nikakve prljavstine unutra nema.

Pozdrav
Moram priznati da slicno razmisljamo :)
Prvo sta sam uradio, zatvorio sam levu granu u kojoj je protok 15,8 m³/h misleci da ce se protok povecati u desnom problematicnom delu.Nakon zatvaranja ventila na levoj grani,maksimalna vrednost kolicine protoka u desnoj grani se popela na 5 m³/h i to je sve.Skoro nikakvo znacajnije poboljsanje nisam dobio.Dugo vremena sam mislio da zbog tog suzenja nakon t-racve veca kolicina odlazi u levu granu,ali kako mi je jedan kolega inzinjer objasnio,na t-racvi se protok nakon racvanja deli na 50:50 ako su obe grane istih dimenzija. U ovom slucaju bi bilo recimo 60:40 zbog tog manjeg suzenja.Posto su regulacioni ventili podesivi,mislio sam da mozda nisu ograniceni,ali to nije bio slucaj.Ventili su 100% otvoreni.
Da napomenem da sam ovaj slucaj otkrio jer su mi temperature u prostorijama koje se hlade bile na gornjoj granici i klima uredjaji su radili sa skoro 100% kapaciteta.Nakon merenja temperature utvrdio sam da mi je ΔT(razlika u temperaturi na dovodu i povratu iz klima uredjaja) prevelik,vise od 10 stepeni Kelvina.
Nakon toga sam uradio merenje protoka i tada mi je sve postalo jasno.Premalo tecnosti struji kroz klima uredjaje u ovom delu mreze, tj. kretanje fluida je presporo.
Sad jedno pitanje,ukoliko ne uspem pronaci uzrok da li bih nesto dobio ugradnjom dodatnih pumpi izmedju t-racve i suzenja cevi?Samo kada bih uspeo da ubrzam tecnost mislim da bi se tada situacija poboljsala.Oslanjao sam se na bernulija da nakon svakog suzenja i na krivini,tecnost ubrzava.Ako su vase tvrdnje tacne,onda ovde imam bas veliku vrednost hidraulicnog otpora.

Da, ugradnja dopunskih pumpi može da pomogne, i često se koristi u inženjerskoj praksi, ali pre toga predlažem da se vratimo korak nazad.
Koliko pumpi ima postojeći sistem i gde se one nalaze?
Ako je u pitanju jedna pumpa, prema priloženoj šemi, imam utisak da se ona nalazi negde na levoj strani u odnosu na T-račvu.

Pumpe se nalaze na krovu i pumpaju hladnu vodu kroz celu zgradu.Glavne cevi se kroz specijalan saht spustaju sa krova vertikalno do prizemlja i na svakom spratu su prikljucene cevi koje obezbedjuju protok po spratovima.Kruzni tok se zavrsava tako da se voda kroz glavne cevi vraca ponovo na krov.Na semi se vidi oznaka gde je strelicama obelezeno u blizini t-racve u kom smeru se krece fluid.Tamo gde je oznaka DN150,iz tog smera tecnost dolazi a ona 4 velika kruga predstavljaju te 4 glavne cevi. Kao sto sam vec napisao, na svim spratovima funkcionise sve besprekorno i nikakvih problema sa protokom nema.osim u ovom delu koji je prikazan na semi.

OK, izlgeda da je problematicna grana(prikazana na semi) u stvari najnepovoljnija i verovatno se ona uzima kao referentna za pumpu jer daje najveci pad pritiska.

Ovo vec "mirise" na lose dimenzionisanu pumpu u odnosu na maksimalni pad pritiska i zeljeni protok.

Malo verovatno, ali da li ti ventili mogu da se pokvare, deluje ti da je 100% otvoren, a u stvari zatvoren, ne radi? Da li si njih proveravao?

Sada je sve mnogo jasnije.
Smerovi povratnih cevovovda na priloženoj šemi nisu dobri (treba da budu nacrtani u suprotnom smeru i vode naviše).
Definitivno, po šemi otpori sa desne strane T-račve su znatno veći nego otpori sa leve.
Kako izgledaju cevovodi sa leve strane T-račve koji nisu prikazani na priloženoj na šemi?

Slazem se sa tobom,ova grana koja je na semi predstavljena je najhaoticnije izvedena za razliku od ostalih grana u zgradi.Problem je sto je tu nakon prvobitnog planiranja cevovod nadogradjivan i na licu mesta izgleda bas kao na ovoj semi,prilicno haoticno.Ovaj problem je nastao pre oko 10 godina i dok ja nisam uradio merenja,nije se za njega znalo.Neko pre mene ili nije imao interesovanja ili nije bio dovoljno strucan.U firmi sam oko 3 godine a ovim problemom se bavim oko godinu dana.
Na ostalim spratovima na primer , cevi se granaju takodje t-racvom,obe grane su istih dimenzija i u oba smera(leva i desna grana) cevi idu skroz pravo tj,nema krivina .Klima uredjaja ima ukupno 6 na svakoj grani,postavljeni su u pravilnom rasporedu jedan pored drugoga i njihove prikljucne cevi nisu dugacke a prikljucak svakog uredjaja je izveden odmah pored cevovoda grane.Prikljucne cevi nesto su deblje(DN50) i duzine su oko 1,5-2 metra.

Sto se tice ventila,njih nisam mogao skidati i proveravati iznutra jer je sama procedura veoma slozena i pre toga moram ogromnu kolicinu glikol mesavine da ispustim , a to je prevelik posao.Ako bude neophodno uradicu i to,ali mi je sada najbitnije pre toga probati pronaci uzrok svega ovoga.Takodje posto su dva rashladna kruga u pitanju i na oba je isti problem,mala je verovatnoca da su oba regulaciona ventila neispravna.

Pumpe su veoma velikog kapaciteta, oko 250 m³/h a hidraulicni sistem radi na 2,5 bar.Kod samih pumpi manometri mi pokazuju ΔP vrednost 0,1 bar, sto mislim da je veoma dobro. Znaci odvodni 2,6 a povratni pritisak 2,5 bara.Ceo sistem je prilicno stabilan i veoma dobro funkcionise ,osim u delu koji je na semi.
Razmisljao sam i o povecanju protoka,tj. podizanju pritiska u sistemu ali bi sa time samo doslo do razbacivanja i povecane potrosnje energije a ne bih dobio zeljene rezultate.Takodje delta T izmeren kod pumpi mi je perfektan.Iznosi 5 stepeni Kelvina,sto znaci da je ceo rashladno-hidraulicni sistem dobro podesen i veoma efikasno radi.

Najbolje i najbrze resenje bi bilo da se postave nove cevi u problematicnoj grani,bez krivina, ali to je preskupo.

Iz tog razloga sve vise razmisljam o mogucnosti ugradnje pomocnih pumpi ispred problematicne grane,samo da nekako ubrzam protok kroz taj deo mreze.

U pravu si,moja greska.Povratni vod je pogresno obelezen.
Znaci na svim ostalim spratovima leva i desna grana su potpuno simetricno izvedene,kao u ogledalu su jedna u odnosu na drugu.U delu prikazanom na semi je situacija specificna zbog komplikovanog rasporeda.

Pa ne mora oba, dovoljno jedan da pravi problem .. a mislim da možeš prilično bezbolno da ih proveriš, bez ispuštanja tečnosti, zatvoriš jedan, izmeriš protok, otvoriš do kraja, izmeriš protok, zatvoriš drugi .. itd .., ako su oba ispravna morali bi identično da se ponašaju kad su zatvoreni, i kad ih otvoriš 100%

Samo jedan regulacioni ventil je instaliran po rashladnom krugu. Ovaj drugi ventil na semi je obicna klapna, tj. mehanicki ventil koji sluzi da zaustavi protok u dovodnom vodu.Regulacioni ventili su na oba rashladna kruga montirani na povratnom vodu. Na njih sam mislio, mala je verovatnoca da su oba regulaciona ventila , tj. na oba rashladna kruga istovremeno, neispravni.

Možda nisu neispravni, možda su pogrešno/natraške montirani, ma zaboravi, samo sam hteo da skrenem pažnju da je možda i to, ako je sve ostalo identično kao na drugim granama, a tamo radi kao što je predviđeno ..

Za dve nedelje bice izvrseno merenje razlike pritiska na regulacionim ventilima, pa cu onda malo vise znati u kom pravcu da dalje trazim uzrok. :)
U svakom slcaju cu javiti kako napreduje ceo proces,jer ovo stanje moram nekako resiti ;)

Sa merenjima mozete da utvdite da li je ventil falican, ali kompletnu sliku necete dobiti.

Najkorisnije bi bilo da uradite hidraulicni proracun mreze i dobijete maksimalni pad pristiska koji pumpa mora da izgura i protok, pa uporedite to sa postojecim parametrima pumpe.

Na slici gore nedostaju duzine deonica cevi, da bi se stekao uvid o velicini mreze. Generalno, koliko se secam, hidraulicna mreza se crta na gradjevinskoj podlozi - horizontalni deo i na preseku - vertikalni deo mreze. Onako amaterski, deluje mi kao jednostavna mreza, ali zbog velikih precnika i velikih potrebnih protoka, moze da se desi da i manja greska u izvodjenju i dimenzionisanju moze da napravi problem, tj. vecu razliku izmedju pretpostavljenih i realnih padova pritiska i protoka.

Slazem se naravno,ali od nekuda mora da se pocne sa trazenjem uzroka problema.
Semu sam napravio provizorno,ali prikazuje realno stanje i izgled same mreze . Cevi(DN40) su dugacke na nekim mestima i po 8-9 metara.Na slici nedostaju regulacioni ventili koji se nalaze ispred svakog klima urdjaja,i merenje ce biti i na njima odradjeno. Prvo provera svih regulacionih ventila, i ako to prodje,radice se endoskopsko snimanje kroz cevi. Voda u tom delu mreze struji veoma sporo. Ako su svi ventili ispravni, sve cevi prohodne i svi trokraki ventili u klima uredjajima otvoreni, voda mora da struji brzinom od najmanje 10 m³/h. Ako bih dobio protok od 7-8 m³/h, bio bih prezadovoljan.Sliku sam postavio nadajuci se da ce neko strucan mozda brzo primetiti sta na samoj semi nije u redu i gde bi mozda mogao biti problem.Ja sam je analizirao vise puta i razne stvari probao ali nisam uspeo doci do uzroka presporog protoka vode kroz cevi.
Sto se tice pumpi,moram jos jednom napomenuti,pumpe guraju vodu kroz celu zgradu od 4 sprata i nigde nema problema samo u ovom delu zgrade koji je na slici. Sumnja se da je problem izmedju velike T-racve i dela gde su glavni regulacioni ventili.
Nadam se nakon zavrsenog merenja i analize da ce biti bar priblizno poznato gde se nalazi problem.