Парадокс течения теплоносителя в однотрубке для отопления

Здравствуйте, в этой статье покажу одну проблему течения теплоносителя, о которой обязательно должен знать проектировщик и сантехник, который будет проектировать или чинить систему отопления.

Кстати, если этого не знать, то можно попасть на исправления, которые отнимут деньги и время.

На сегодняшний день, я не вижу в интернете информации, чтобы этому кто-то учил и подсказал. Я буду первым!

Это относится к гидравлическим расчетам в трубопроводах. Чаще встречается проблема в однотрубных системах отопления, но можно допустить ее еще в некоторых случаях. И даже вам скажу, что этот феномен или парадокс может быть полезен в некоторых случаях. Об этом я расскажу в этой статье.

Видео

Что это такое?

Проблема в том, что течение теплоносителя идет против задуманного течения. Ну, или тяга или напор перепада давления идет против задуманного направления.

Существует пока не объяснимая сила, которую будем называть в этой статье парадоксальной силой.

Эта парадоксальная сила достаточно маленькая, чтобы она была повсеместной и всем портила работу системы отопления. Поэтому, если вы не встречались с такой проблемой, это не означает, что ее не существует. Она просто очень маленькая сила, которая перекрывается другими силами, которые создаются насосом и потерями напора в трубах, переходах и клапанах.

Принимаем факт этой парадоксальной силы, что она существует. Эту парадоксальную силу я на 100% не могу доказать, но объяснить феномен постараюсь. Также эту парадоксальную силу можно проверить практически. Потому что она доказана уже практически. Я не находил видео практического доказательства, через специальный стенд, для лабораторных испытаний на всеобщее обозрения. Если вы знаете, что есть такое видео, дайте ссылку на видео. Дайте ссылку, и я ее вставлю в описание к видео и выложу на статью по этой теме.

Практический опыт парадоксальной силы

Чтобы практически воспроизвести эту парадоксальную силу, чтобы она получилась, нужно выполнить ряд условий, при котором это практически подтверждалось. Это большие диаметры магистрали с байпасом с внутренним диаметр 50 мм и более. Течение теплоносителя должно быть естественным без насоса и достаточно замедленным, чтобы течение жидкости было ламинарным. То есть это очень низкие скорости течения теплоносителя возможно даже ниже 0, 05 м/с. Потери напора в байпасе по длине трубы должны быть очень малым по сравнению с силами парадоксальной силы. Нужно как бы сделать так, чтобы на фоне всех сил была заметна только эта парадоксальная сила.

Разгонной трубы у радиатора не должно быть, чтобы получить этот эффект. Разгонной трубой я называю участок трубы поднимающийся к верхней части радиатора на подачу. То есть радиатор подключаем низ-низ. Потому что радиатор подключенный верх-низ обладает положительной силой естественного напора течения, который может просто напросто превышать парадоксальную силу. Поэтому я всем проектировщикам говорю, что к радиаторам, подключенным верх-низ, данная парадоксальная сила может не испортить работу прогрева радиатора. Исключения могут быть, далее рассмотрим этот случай.

Также с самого начала работы прогрева радиатора, теплоноситель должен быть одинаковой температуры (комнатной температуры) вместе с температурой в магистральной трубе. То есть на старте работы эксперимента опыта системы, температура теплоносителя должна быть везде одинаковая, чтобы не было участков трубы, где уже присутствует дополнительный естественный напор вызванный разностью плотностей температуры из-за разности температур. То есть система должна прогреваться плавно, без специального искусственного подпора теплоносителя и потом делать тесты замеров. Потому что вы можете создать искусственно вызванное течение, и оно может потом поддерживаться автоматически за счет естественного напора разностей теплоносителя. То есть в такой системе может быть самоподдерживающее триггерное состояние. То есть если вы специально прогоните течение, как должно быть, оно может поддерживаться, потому что за счет остывание теплоносителя в радиаторе могут возникать водяные столбы, которые из-за разности плотностей будут создавать естественный напор течения.

Изменение диаметров в месте подключения

Если по течению увеличивается диаметр магистрали, то в большом диаметре магистрали появляется большее давление, чем в маленьком диаметре магистрали. Поэтому увеличенный диаметр позволяет получить более усиленный парадоксальный эффект обратного течения.

Если нужен усиленный эффект обратного парадоксального течения в радиаторе, также очень важно подключиться в месте с выдерженным расстоянием. Малое расстояние приведет к эжекции, как в элеваторных узлах и будет только уменьшение давления.

Зачем нам усиливать парадоксальное обратное течение?

В 2022 году я познакомился с понятием, как байпас попутно смешивания, в котором необходимо специально получить парадоксальный эффект обратного течения. И как раз силу парадоксального течения можно увеличить за счет разности диаметров.

Что такое байпас попутного смешивания?

Теперь расскажу об истоках доказательства, откуда это все пришло.

Что касается течения вызванной парадоксальной силой, то мне об это рассказал Курышев Андрей Валентинович, он на своих объектах наблюдал такой эффект. Также он позже снял со мной видеоконференцию и сделал видео пояснение по этому феномену. Посмотрите это видео. Ссылки будут под видео в описании. И это видео на моем канале называется: Переворот потока в отоплении. Неожиданный для многих парадокс.

На дзене: https://dzen.ru/video/watch/63d0d16b6ff9630be115c520

На ютубе: https://www.youtube.com/watch?v=Tbpkytjjhjo

Все мои видео дублируются на канале дзен.

Позже совсем недавно на недельке другой мне прислали еще одно доказательство этой парадоскальной силы.

Это сообщение в ватсапе. Посмотрите видео, чтобы увидеть детали.

Видео

Фото из сообщения в ватсап:

Было с плохим прогревом радиатора

Стало с хорошим прогревом

Смысл в том, что было сделано так

Диаметр магистрали на обратке радиатора был повышенного диаметра, и расход через радиатор ухудшился из-за обратной силы потока парадоксальной силы. Когда диаметр наоборот уменьшили, радиатор прекрасно заработал.

Уравнение Бернулли может быть полезно в расчете силы противоположного потока

Эффект силы из-за разности диаметров отражен в уравнении Бернулли, чем выше скорость тем меньше общее давление в трубе. То есть чем больше диаметр, тем больше давление.

Чтобы понять уравнение Бернулли можете посмотреть мое видео: https://gidroraschet.ru/glav/kurs/gidro/uroki/20.php

Тут еще такой нюанс есть, что чем ближе теплоноситель к поверхности трубы тем ниже скорость и получается что этот эффект становится сильнее заметен и его влияние становится практически существенным, чтобы ухудшить работу прогрева радиатора. Поэтому, если явно нужно придать больший перепад давления, то можно воспользоваться этим феноменом в свою пользу для придания большего перепада давления.

То есть по идее можно сделать определенные расчеты этой силы по изменению диаметров. Только учтите проблему того, что на протяжении от центра потока теплоносителя к краю поверхности трубы скорость может меняться не пропорционально длине. Она может менять пропорционально только при чисто ламинарном течении, это очень низкие скорости, которые встречаются при естественном течении, когда течение идет без побуждения насосами. Но естественная циркуляция без насосов может создавать турбулентные потоки. То есть если система работает без насосов это не означает, что будет только ламинарное течение.

Завихрения теплоносителя

А как на счет того, что существуют всякие завихрения, которые тоже могут создавать дополнительную тягу, в ту или иную сторону побуждая теплоноситель двигаться парадоксально?

Перечислю примеры

Нежелательные спайки внутри полипропиленовой трубы. Эти спайки могут создавать выступы, которые могут создавать завихрения течения теплоносителя, которые могут создавать парадоксальную силу.

Какие-то неровные сварные соединения стальных труб.

Можно в одну точку подключить большего диаметра патрубок, а в другую точку маленький диаметр и это тоже может создать парадоксальную силу.

Или соединили трубу под углом и с выступом

Интересный ответ от яндекса нейро меня удивил. Он знает ответ, а в ближайших статьях в топ 10 этого нет.

В однотрубной системе отопления есть парадокс в том, что теплоноситель двигаясь при естественной циркуляции без побуждения насосом переворачивает поток в радиаторе и создает отрицательный коэффициент затекания.

Ставьте лайк, если вам это было полезно и чем больше процент лайков от просмотра тем, выше и больше будет показываться это видео другим людям и тем больше узнают об этих интересных феноменах в течении теплоносителя.

Подписывайтесь на канал, я готовлю еще одно интересное видео по течению теплоносителя в гидрострелках. Рассмотрим тоже интересные парадоксы.

Кому нужен проект или расчет систем отопления и водоснабжения оставляйте заявку на сайте. Оставить заявку: https://gidroraschet.ru/glav/uslugi/

А кто сам хочет разобраться в расчетах отопления, то у меня есть замечательная программа по расчету отопления, в которой можно рассчитывать системы отопления, выбирать диаметры, балансировать клапана и даже делать симуляцию работы системы отопления.

Подробнее о программе: https://gidroraschet.ru/glav/tovar/otoplenie3D/