Mitteilungen der Prüfungsanstalt für Heizungs- und Lüftungseinrichtungen: Heft 4 9783486742305, 9783486742299

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Mai

1913.

Königliche Tcclmischc Hochschule zu Berlin.

MITTEILUNGEN der

Prüfungsanstalt für Heizungs- und Lüftungseinrichtungen ( V o r s t e h e r : P r o f e s s o r Dr. techn. K. B r a b b è e . )

lieft 4.

M Ü N C H E N UND B E R L I N . Druck und Verlag v o n H . O l d e n b o u r g . 1913.

Inhaltsverzeichnis. Seite

Versuche über das Einrohrsystem bei Warmwasserheizungen I. V e r s u c h s a n o r d n u n g ' II. Theoretische Grundgleichung I I I . F o l g e r u n g e n aus dieser Gleichung u n d E r g e b n i s d i e s b e z ü g l i c h e r Versuche IV. P r ü f u n g d e r G r u n d g l e i c h u n g auf ihre z a h l e n m ä ß i g e R i c h t i g k e i t u n t e r A n n a h m e der bisher üblichen W i d e r s t a n d s w e r t e V. M e s s u n g d e r v o r h a n d e n e n W i d e r s t ä n d e V I . E r g e b n i s s e der G r u n d g l e i c h u n g u n t e r B e n u t z u n g d e r neuen W i d e r standswerte VII. Schlußfolgerungen Eichung eines Dampfmessers der Farbenfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co. I. V e r s u c h s a n o r d n u n g II. Theoretische Grundlage I I I . D u r c h f ü h r u n g und A u s w e r t u n g der Versuche Schlußfolgerungen

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Prüfstände und Prüfungsgebühren

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Einfluß von Heizkörper Verkleidungen auf die Wärmeabgabe von Radiatoren . I. E i n l e i t u n g II. Versuchsanordnung III. Versuche an Niederdruckdainpfheizkörpern IV. V e r s u c h e an W a r i m v a s s e r h e i z k ö r p e r n V. V e r g l e i c h s v e r s u c h e an verschiedenen Modellen VI. Zusammenstellung V I I . Kontrollversuche

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Neuero Heizkörper I. R i p p e n h e i z k ö r p e r II. Radiatoren III. Plattenheizkörper IV. H e i z k ö r p e r b e s o n d e r e r Arl

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Versuche über das Einrohrsystem bei Warmwasserheizungen. Nicht seiton treten in der Praxis Klagen au!', daß einzelne Heizkörper einer nach dem E i n r o h r s y s t e m a u s g e f ü h r t e n W a r m w a s s e r h e i z u n g nicht richtig zirkulieren. Die K l ä r u n g der bezüglichen Verhältnisse erschien um so wichtiger, als gerade bei den neueren Pumpenheizungen das Einrohrsystem wieder mehr zur A n w e n d u n g gelangt war. Im A u f t r a g e des Herrn Geheimrats Professor l)r.-lng. Ii i e t s c h e I w u r d e n daher seinerzeit in der P r ü f u n g s a n s t a l t eine lieihe von Versuchen d u r c h g e f ü h r t , über die kurz berichtet werden soll. I. YtTsuchsanordnung (s. Fig. 1). Zu den Versuchen wurde das im Obergeschoß der Anstalt befindliche, sorgfällig isolierte Warmwasserbercit ungsgefäß .1 von 2000 1 Inhalt benutzt. Die Erw ä r m u n g des Wassers erfolgte durch ein System kupferner Uohre />', die, um ihr Nachheizen zu verhindern, nach Abstellen des Dampfes mit kaltem Wasser durchgespült werden konnten. Fin Fernwasserstandszeiger C und ein Fernt h e r m o m e t e r I) gaben im Maschinenraum (Schalttafel /s), von wo die Füllung und Heizung des Gefäßes erfolgte, Wasserstand und T e m p e r a t u r des Wassers a n ; besondere Klingelwerke /•' alarmierten bei Höchst- und Niedrigstwasserstand. Zwei lUihrwerke (j, die mit Rücksicht auf die notwendige Reserve einzeln mit E l e k t r o m o t o r e n ausgestattet waren, sicherten eine gleichmäßige Wassererwärmung. Für die vorliegenden Arbeiten, bei denen größere Wassermengen längere Zeit hindurch gebraucht wurden, reichte der Inhalt des Gefäßes nicht aus, und es m u ß t e daher Wasser beliebiger, aber k o n s t a n t e r T e m p e r a t u r nachgespeist werden. Zu diesem Zweck wurde neben dem Gefäß ein Mischhahn II a n g e b r a c h t , der in eigenartiger Weise Wasserleitungswasser durch u n m i t t e l b a r z u g e f ü h r t e n Frischdampf auf jede beliebige T e m p e r a t u r e r w ä r m t e und die gewünschte Temper a t u r k o n s t a n t einzuhalten g e s t a t t e t e . Hierzu war nur erforderlich, den Wasserdruck und die D a m p f s p a n n u n g richtig einzuregeln, Frsteres erfolgte durch das Drosselventil J, letzteres u n t e r Verwendung des Hochdruck-Mitteldruck-Niederdruckdampf Verteilers K. Das auf diese Weise e r w ä r m t e Wasser von unveränderlicher T e m p e r a t u r floß durch die L e i t u n g /> den nach dem E i n r o h r s y s t e m angeschlossenen Versuchsheizkörpern 1 bzw. 2 zu. Zum Absperren des Fallstranges dienten die Schieber bzw. S0, zur E i n s c h a l t u n g von W i d e r s t ä n d e n in die Umgehungsleitung (Zwischenrohr) Schieber .S'x, zum Drosseln des Heizkörper-Rücklaufes Schieber S2, zum Absperren der E n t l ü f t u n g s l e i t u n g Schieber S3, während die Drosselung des Ileizkörpervorlaufes durch das E x a k t r e g u l i e r v e n t i l 1' erfolgte. Mitteilungen

N'r. 4 .

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Die Wassertemperatur im Fallstrang wurde durch das Thermometer T0, die Vorlauftemperatur durch Tlt die Rücklauftemperatur durch T2, die Misch-

temperatur durch Tm gemessen, wozu bemerkt sei, daß alle Thermometer von der Physikalisch - Technischen Reichsanstalt geeicht waren. Selbstverständlich konnten für den Fallstrang L wie auch für die Anschlußleitungen und die Umgehungsleitung Rohre verschiedenen Durchmessers verwendet werden. Aus L0

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floß das Wasser u n t e r Zuhilfenahme eines Gummischlauches abwechselnd in zwei im Maschinenraum aufgestellte W a g e n , von denen eine in der Figur ersichtlich ist. Da bei den Versuchen von vornherein beabsichtigt war, so weit als nur irgend möglich die in Frage k o m m e n d e n W i d e r s t ä n d e zu messen, w u r d e n folgende Einrichtungen zur D r u c k m e s s u n g getroffen. Die Yersuchsrohrleitungen erhielten an den in der Fig. 1 mit / , / / , / / / , IV bezeichneten Stellen innen sorgfältig ausgeglättete B o h r u n g e n von 3 m m 1. W., die d u r c h d a r ü b e r gesetzte, mit H ä h n e n versehene Messingröhrchen und S c h l a u c h v e r b i n d u n g e n mit den M a n o m e t e r n .1/j, l/ 2 u n d .l/ 3 in V e r b i n d u n g s t a n d e n . Wie anderweitige Versuche der A n s t a l t gezeigt haben, wird durch derartige A n b o h r u n g e n der statische Druck an der Meßstelle nicht richtig auf die Meßgeräte übertragen, denn die A n b o h r u n g e n f ü h r e n u n t e r E i n f l u ß des v o r ü b e r s t r ö m e n d e n Wassers eine V e r m i n d e r u n g des Druckes an der Meßstelle herbei, der rd. lf>% der Geschwindigkeitshöhe b e t r ä g t . F ü r den vorliegenden Fall wurden die Messungen stets als Differenzmessungen, und zwar d e r a r t v o r g e n o m m e n , daß an den Meßstellen die gleiche Wassergeschwindigkeit v o r h a n d e n u n d sonach obiger Einfluß ausgeschaltet war. Nach eingehenden Vorversuchen, die insbesondere wegen der schwierigen E n t l ü f t u n g der ganzen Versuchseinrichtung äußerst zeitraubend waren, w u r d e n als zweckmäßig folgende Manometer e r k a n n t : a) Ein gewöhnliches, aber geschlossenes W a s s e r m a n o m e t e r l/ 2 , das die Größe der W i d e r s t ä n d e u n m i t t e l b a r in m m W S anzeigte. b) Ein D i i f e r e n t i a l m a n o m e t e r ,1/j mit den Flüssigkeiten Wasser und darüber Petroleum. Durch Vergleich mit dem W a s s e r m a n o m e t e r ergab sich, daß das I n s t r u m e n t die a u f t r e t e n d e n Druckdifferenzen in 1,35 facher Vergrößerung anzeigte. c) Ein D i f f e r e n t i a l m a n o m e t e r .1 f3 mit den Flüssigkeiten Quecksilber u n d darüber Wasser. Für dieses wurde durch Eichversuche der U b e r s e t z u n g s f a k t o r mit 12,7 : 1 b e s t i m m t . Die Manometer, die u n t e r B e t ä t i g u n g der in der Figur a n g e d e u t e t e n H ä h n e und Schlauchleitungen zu jeder Zeit g u t e n t l ü f t e t werden k o n n t e n , besaßen in ihren Schenkeln T h e r m o m e t e r , die eine rechnerische Reduktion der Ausschläge auf m m W S von 4° C ermöglichten. Auf diese Weise k o n n t e g e f u n d e n w e r d e n : a) bei Schließen des Schiebers .S^ u n d B e n u t z u n g der M e ß p u n k t e / und IV: der W i d e r s t a n d i m II e i z k ö r p e r k r e i s; b) bei Schließen des Schiebers S^ u n d B e n u t z u n g der M e ß p u n k t e II u n d III der W i d e r s t a n d i m H e i z k ö r p e r ; c.) bei Schließen des Ventils V u n d des Schiebers S2, sowie Ö f f n u n g des Schiebers und B e n u t z u n g der M e ß p u n k t e I und IV: der W i d e r s t a n d i m Z w i s c h e n r o h r Lv Die W i d e r s t a n d s m e s s u n g war aus folgenden G r ü n d e n nicht völlig einwandfrei: a) Die A n o r d n u n g g e s t a t t e t e die B e s t i m m u n g jener W i d e r s t ä n d e nicht, die bei g l e i c h z e i t i g e m Fließen des Wassers d u r c h Heizkörper u n d Zwischenrohr a u f t r a t e n . Gerade aber diese S t r ö m u n g b e s t a n d im Betriebe und beeinflußte den W i d e r s t a n d in beiden Kreisen. J e d o c h zeigten weitere U n t e r s u c h u n g e n , daß die Messungen für den vorliegenden Zweck ausreichten, 1*

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während fiir eine genaue Bestimmung der einmaligen W i d e r s t ä n d e selbstverständlich die gleichzeitige Wasserbewegung einzuleiten war 1 ). ß ) Bei den W i d e r s t a n d s m e s s u n g e n unter Verwendung von heißem Wasser m u ß t e die Beeinflussung der Ausschläge durch die W i r k u n g der a u f t r e t e n d e n T e m p e r a t u r d i f f e r e n z e n berücksichtigt werden. Trotz aller Vorsichtsmaßregeln (Anwendung horizontaler Meßleitungen, in denen sich die verschieden e r w ä r m t e n Wasserfäden hin und her schoben, sorgfältige Beobachtung der Flüssigkeilst e m p e r a t u r e n ) ließen sich die .Messungen nicht absolut genau vornehmen. Durch E i n f ü h r u n g b e s t i m m t e r N u l l p u n k t s k o r r e k t i o n e n k o n n t e aber auch hier die für die vorliegende Arbeit notwendige Genauigkeit erreicht werden. y) Die unwesentlichen Widerstände, die in den kleinen Rohrstrecken von den Meßstellen bis zu den Knien a u f t r a t e n , k o n n t e n nur proportional ihrer L ä n g e berücksichtigt werden. Als Yersuchslieizkörper wurden zwei Lollar-Radiatoren v e r w a n d t , u n d zwar: Heizkörper 1: l a n g und n i e d r i g mit 21 Gliedern, liGO mm Hauhöhe und einer Heizfläche von 5,21 q m ; Heizkörper 2: k u r z und h o c h mit 11 Gliedern, l l ' i ö m m liauhöhe und einer Heizfläche von 5,11 qm. Da dem \ ersuehswasser, wie bereits e r w ä h n t , Frischwasser z u g e f ü h r t werden m u ß t e , bei dem reichliche L u f t a b s c h e i d u n g erfolgte, stellte sich im Verlauf der Arbeiten die Notwendigkeit einer d a u e r n d e n E n t l ü f t u n g der Heizkörper heraus, die u n t e r A n b o h r u n g eines Elementes durch die in der Figur ersichtliche Kntlüftungsleitung erfolgte. II. Theoretische (irundgleicluing. bezeichnet u n t e r Berücksichtigung nebenstehender Fig. 2: d 0 die Wassergeschwindigkeil im Falls t r a n g L 0 in m/sk.; die Wassergeschwindigkeit im Zwischenrohr in m / s k . ; v2 die Wassergeschwindigkeit in den Anschlußleitungen L,2 in m/sk.f l' die Y o r l a u f t e m p e r a t u r in 0 C (gemessen durch T h e r m o m e t e r 7 \ ) ; /," die R ü c k l a u f t e m p e r a t u r in 0 C (gemessen durch T h e r m o m e t e r T 2 ) ~ l m die M i s c h t e m p e r a t u r in 0 C (gemessen durch T h e r m o m e t e r T m ) ; l m A t z die R a u m t e m p e r a t u r in ° C ; / n , cL den Querschnitt bzw. den lichten

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Rohrdurchmesser des Fallstranges in qm bzw. m ; / j , m ausgeführt ist. Die Ursache hierfür ist zweifellos in den zu gering bemessenen einmaligen Widerständen zu suchen. V. Messung der vorhandenen Widerstände. Zur Feststellung der Widerstände wurde die bereits früher beschriebene Versuchsanordnung verwendet und zunächst der Widerstand im Ileizkörperkreis Z 2 ermittelt. Die Fig. 14 a, b und c zeigen z. 15. für den Kreis mit dem v2 Heizkörper 1 die Widerstandswerte Z 2 in mm W S für drei Meßbereiche als Funktion der Wassergeschwindigkeit im Fallstrang v0. Ferner sind in diese Figuren die auf v2 umgerechneten Werte von Z 2 eingetragen. Letztere sind nahezu konstant, und da die Reibung nachweislich gegen die einmaligen Widerstände zu vernachlässigen ist, läßt sich schreiben: Z 2 = 2'C 2 = M , statt wie bisher 2 C2 = 4. Weiter sind in Fig. 15 zu den im verkleinerten Maßstäbe dargestellten Wider1)2 sLandswcrten Z 2 , die bei 12 grädigem Wasser ermittelt wurden, auch noch Versuchspunkte für 80 gradiges Wasser eingezeichnet, und es ist zu erkennen, daß bei Verwendung von heißem Wasser die Widerstände im Heizkörperkreis sich nicht meßbar verändern 2 ). u,2 Genau auf dieselbe Weise wurde der Widerstand im Zwischenrohr rr~ Z,

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bestimmt und z. B . für eine Leitung von 20 mm 1. W. in den Fig. 10 a und 16 b verzeichnet. Aus den dort aufgenommenen Werten kann ein Rückschluß auf die Reibung in glatten Rohrleitungen n i c h t gemacht werden, weil das untersuchte Stück zu kurz ist und durch die Kniee und den Schieber einmalige Widerstände in sich enthält. F ü r den H e i z k ö r p e r k r e i s wurde wie üblich 2)

Der Einfluß

der W a s s e r t e m p e r a t u r

auf

die

gesetzt. Größe

der

Reibungs-

und

ein-

maligen W i d e r s t ä n d e wird wie diese selbst in s p ä t e r e n V e r ö f f e n t l i c h u n g e n der A n s t a l t eingehend

behandelt

werden.

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