ΜΑΘΗΜΑ : ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΕΝΤΡΙΚΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΕΩΝ
Ειδικότητα: Τεχνικός Μηχανολογικών Εγκαταστάσεων και Κατασκευών
Τάξη Β’
ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΥΛΗΣ B’ ΤΕΤΡΑΜΗΝΟΥ
1) Ποιες είναι οι κυριότερες κατηγορίες στις οποίες κατατάσσουμε τους λέβητες ως προς το καύσιμο τους;
Απ: α)Λέβητες υγρών καυσίμων, β)λέβητες αέριων καυσίμων, γ)λέβητες στερεών καυσίμων, δ)λέβητες βιομάζας, ε)λέβητες ηλεκτρικοί
2) Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι λέβητες ως προς το θερμαινόμενο μέσο;
Απ: α)λέβητες νερού, β)λέβητες ατμού, γ)λέβητες αέρα.
3) Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι λέβητες ως προς το υλικό κατασκευής και σε ποιες κατηγορίες ως προς την αντίθλιψη τους;
Απ: Ως προς το υλικό κατασκευής διακρίνονται σε α)λέβητες χυτοσιδηροί, β)λέβητες χαλύβδινοι και ως προς την αντίθλιψη τους (πίεση καυσαερίων) διακρίνονται σε α)λέβητες με ατμοσφαιρικό καυστήρα (ατμοσφαιρικοί), β)λέβητες με πιεστικό καυστήρα (πιεστικοί).
4) Ποιο είναι το κύριο χαρακτηριστικό στοιχείο των χυτοσίδηρων λεβήτων; Ποια είναι τα πλεονεκτήματα τους;
Απ: Το κατασκευαστικό τους χαρακτηριστικό είναι ότι διαμορφώνονται από όμοια στοιχεία που συνδέονται μεταξύ τους με ειδικούς συνδέσμους. Μόνο το εμπρός και το πίσω στοιχείο είναι διαφορετικά, όλα τα άλλα είναι πανομοιότυπα. Κατασκευάζονται συνήθως σε μεγέθη ισχύος μέχρι 70KW. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα των χυτοσιδηρών λεβήτων είναι : α)αντοχή στη διάβρωση (μεγαλύτερη διάρκεια ζωής), β)επέκταση υπάρχοντος λέβητα με προσθήκη στοιχείων, γ)αντικατάσταση τμήματος λέβητα (στοιχείου) σε περίπτωση βλάβης, δ)ευκολία σε περίπτωση έλλειψης χώρου πρόσβασης στο λεβητοστάσιο (μεταφορά φέτα-φέτα).
5) Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των χαλύβδινων λεβήτων συγκρίνοντας τους με τους χυτοσιδηρούς.
Απ : Πλεονεκτήματα : α)μεγαλύτερος βαθμός απόδοσης, β)μικρότερο βάρος, γ)δυνατότητα επισκευής σε περίπτωση ρωγμών, δ)μεγαλύτερη αντοχή σε υπερθερμάνσεις. Μειονεκτήματα : α)μικρότερη διάρκεια ζωής ιδίως αν δεν έχουν αντιδιαβρωτική προστασία, β) αδυναμία επέκτασης και αύξησης της ισχύος τους, γ) πρέπει να υπάρχει πρόβλεψη πρόσβασης για εγκατάσταση στο λεβητοστάσιο καθώς αποτελείται από μεγάλα ενιαία κομμάτια, δ) αν οι ρωγμές δεν μπορούν να επισκευασθούν, δεν έχουν τη δυνατότητα αντικατάστασης των στοιχείων.
6) Ποιο είναι το φαινόμενο της ηλεκτροχημικής διάβρωσης στις εγκαταστάσεις Κ.Θ; Πως αντιμετωπίζεται;
Απ: Αν στην εγκατάσταση ΚΘ που λειτουργούν λέβητες από σιδηροκράματα, υπάρχουν τμήματα από χαλκό, υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροχημικής διάβρωσης. Αυτό συμβαίνει γιατί ο χαλκός είναι καθοδικότερος από το σίδηρο, έτσι όταν συνδέονται στο δίκτυο δημιουργούν γαλβανικό στοιχείο με άνοδο το σίδηρο και κάθοδο το χαλκό, με αγωγό το νερό που συμπεριφέρεται σαν ηλεκτρολύτης. Αυτό οδηγεί στη διάβρωση του σιδήρου. Λύση είναι η τοποθέτηση «ανόδιου μαγνησίου» υπό μορφή ράβδου, το οποίο θυσιάζεται στη θέση του σιδήρου. Πρέπει σε τακτά χρονικά διαστήματα να ελέγχεται και να αντικαθίσταται.
7) Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι λέβητες αερίου;
Απ: α)σε λέβητες στους οποίους προσαρμόζονται καυστήρες με φυσητήρα (πιεστικοί) και β)σε λέβητες που είναι εφοδιασμένοι με καυστήρες φυσικού ελκυσμού (αμτοσφαιρικοί).
8) Πως πραγματοποιείται η απαγωγή των καυσαερίων στην ατμόσφαιρα, σε μια εγκατάσταση ΚΘ;
Απ : Η απαγωγή των καυσαερίων στην ατμόσφαιρα γίνεται μέσω της κατακόρυφης καπνοδόχου. Ο λέβητας συνδέεται με αυτήν μέσω ενός τμήματος που ονομάζεται «καπναγωγός». Ο καπναγωγός κατασκευάζεται συνήθως μεταλλικός και η διάμετρος του καθορίζεται από το στόμιο εξόδου των καυσαερίων του λέβητα. Η καπνοδόχος γίνεται συνήθως κτιστή (ή με κομμάτια προκατασκευασμένα από κατάλληλο υλικό) και η διατομή της είναι στρόγγυλη ή ορθογωνική με διαστάσεις που προκύπτουν κατόπιν υπολογισμού.
9) Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η διατομή της καπνοδόχου στις εγκαταστάσεις ΚΘ; Από ποιο τύπο υπολογίζεται;
Απ: α) το συντελεστή μορφής της καπνοδόχου (n), β)το ύψος της καπνοδόχου (Η σε m) γ)την ωριαία παραγωγή καυσαερίων (m σε Kg/h). Η ωριαία παραγωγή καυσαερίων υπολογίζεται από τον τύπο m=2,75 Qλ σε KW, άρα η διατομή της καπνοδόχου προκύπτει από τον τύπο Α=m/n√H.
10) Παράδειγμα λυμένο (σελ 90).
11) Τι ονομάζεται δίκτυο διανομής σε μια εγκατάσταση ΚΘ ; Από ποια βασικά στοιχεία αποτελείται;
Απ: Το δίκτυο διανομής αποτελεί το κλειστό κύκλωμα, στο οποίο ο φορέας θερμότητας μεταφέρει από την εστία θερμότητα στους χώρους που πρόκειται να θερμανθούν και επιστρέφει πάλι στην εστία, για να παραλάβει νέα θερμικά ποσά και να επαναλάβει τη διαδικασία μεταφοράς. Αποτελείται από : α)τις σωληνώσεις και τα εξαρτήματα διαμόρφωσης τους, β)την αντλία λειτουργίας (κυκλοφορητή). γ)τα στοιχεία απόδοσης της θερμότητας, δηλαδή τα θερμαντικά σώματα και σε ορισμένες περιπτώσεις και τα boilers.
12) Τι ονομάζουμε παροχή και τι θερμοκρασιακή πτώση σε μια εγκατάσταση ΚΘ;
Απ: Παροχή ονομάζουμε τον όγκο του νερού που περνά από μια διατομή σωλήνα στη μονάδα του χρόνου, συμβολίζεται με V και τη μετράμε σε m3/h ή l/h. Θερμοκρασιακή πτώση ονομάζουμε τη διαφορά μεταξύ θερμοκρασίας εξόδου-εισόδου του νερού στο λέβητα. Δt=tv-tr. Στην πράξη έχει τιμές μεταξύ 10-20οC.
13) Ποιο είναι το θερμικό φορτίο σε μια εγκατάσταση ΚΘ; Ποια είναι η βασική σχέση της θερμιδομετρίας;
Απ: Το θερμικό φορτίο Q είναι το ποσό της θερμότητας που μεταφέρεται στη μονάδα του χρόνου από το φορέα, δηλαδή η θερμική ισχύς της εγκατάστασης του κυκλώματος. Η βασική σχέση της θερμιδομετρίας είναι Q= m c Δt, όπου m η μάζα του φορέα, c η ειδική θερμοχωρητικότητα του και Δt η μεταβολή της θερμοκρασίας.
14) Από ποιους παράγοντες επηρεάζονται οι αντιστάσεις τριβής κατά τη ροή του ρευστού στις σωληνώσεις και τα εξαρτήματα του δικτύου ΚΘ ;
Απ: α)το υλικό και την ποιότητα εσωτερικής επιφάνειας (τραχύτητα) των σωλήνων, β)τις διαστάσεις τους (μήκος – διάμετρος), γ)το είδος της ροής (στρωτή-στροβιλώδης), δ) την πυκνότητα του νερού, ε) την ταχύτητα του νερού.
15) Από ποια είδη σωλήνων κατασκευάζονται τα δίκτυα διανομής σε μια εγκατάσταση ΚΘ;
Απ: Οι σωλήνες διακρίνονται σε χαλυβδοσωλήνες και μαύρους σιδηροσωλήνες, σε χαλκοσωλήνες και σε πλαστικούς σωλήνες (από πολυπροπυλένιο PP ή από πολυαιθυλένιο PE). Για τις κεντρικές γραμμές χρησιμοποιούνται ευθύγραμμοι σιδηροσωλήνες ή χαλκοσωλήνες μεγάλων διαμέτρων. Για τις μικρές διαμέτρους χρησιμοποιούνται και εύκαμπτοι σωλήνες σε κουλούρες.
16) Συγκρίνοντας τους χαλυβδοσωλήνες και τους χαλκοσωλήνες σε μια εγκατάσταση ΚΘ, να αναφέρετε τα πλεονεκτήματα και τις χρήσεις τους.
Απ: Οι χαλυβδοσωλήνες πλεονεκτούν από πλευράς μηχανικής αντοχής, δε δημιουργούν ηλεκτροχημική διάβρωση στα χαλύβδινα στοιχεία της εγκατάστασης και είναι και πιο φθηνοί. Προτιμώνται για τις κατακόρυφες στήλες ψηλών κτιρίων. Οι χαλκοσωλήνες πλεονεκτούν από πλευράς ευκαμψίας, άρα διευκόλυνση στις εργασίες διαμόρφωσης των δικτύων. Έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, είναι πιο ανθεκτικοί στη διάβρωση και για αυτό προτιμώνται για ενδοδαπέδιες εγκαταστάσεις. Εμφανίζουν πολύ μικρότερες αντιστάσεις τριβής από ότι οι χαλυβδοσωλήνες άρα υπάρχει δυνατότητα μεγαλύτερων ταχυτήτων του ρευστού.
17) Ποια είναι τα κύρια χαρακτηριστικά των πλαστικών σωλήνων;
Απ: Οι πλαστικοί σωλήνες έχουν μεγάλη ευκαμψία, μικρό ειδικό βάρος, λειτουργούν αθόρυβα και είναι φθηνοί. Υστερούν όμως έναντι των μεταλλικών σε μηχανική αντοχή και είναι ευαίσθητοι σε μεγάλες θερμοκρασίες και στην ηλιακή ακτινοβολία.
18) Παράδειγμα λυμένο (σελ 109-111)
19) Ποιος είναι ο ρόλος του κυκλοφορητή σε ένα δίκτυο ΚΘ;
Απ: Ο ρόλος του κυκλοφορητή είναι η δημιουργία της απαιτούμενης Δp στα άκρα του δικτύου (αναρρόφηση – κατάθλιψη), ώστε να εξασφαλίζεται η απαιτούμενη για την εγκατάσταση παροχή του φορέα θερμότητας.
20) Τι γνωρίζετε από μηχανολογικής πλευράς για τον κυκλοφορητή;
Απ: Ο κυκλοφορητής είναι μια ηλεκτροκίνητη φυγοκεντρική αντλία με ενσωματωμένο στο κέλυφος της τον ηλεκτροκινητήρα και κατασκευαστικές προδιαγραφές κατάλληλες για εγκαταστάσεις ΚΘ. Είναι ανθεκτικός σε θερμοκρασίες της τάξης των 120οC, υδρολίπαντος και δεν απαιτεί συντήρηση.
21) Με ποιους τρόπους συνδέεται ο κυκλοφορητής στο δίκτυο σωληνώσεων μιας εγκατάστασης ΚΘ;
Απ: α)κυκλοφορητής στην προσαγωγή του λέβητα, β)κυκλοφορητής στην επιστροφή του νερού στο λέβητα.
22) Για ποιους λόγους πρέπει να αποφεύγεται ένα δίκτυο σωληνώσεων εγκατάστασης ΚΘ να βρίσκεται σε υποπίεση;
Απ: α) αν η πίεση στο πιο απομακρυσμένο (ψηλότερο) σώμα είναι μικρότερη από την ατμοσφαιρική, θα έχουμε είσοδο αέρα στο δίκτυο από μη πλήρως αεροστεγείς συνδέσεις (διακόπτες), με προβλήματα λειτουργικά και φθοράς των σωλήνων, λόγω διάβρωσης από το οξυγόνο του αέρα, β) χαμηλή πίεση στην αναρρόφηση του κυκλοφορητή, κάτω από ένα όριο ανάλογα με τον τύπο του, θα δημιουργήσει προβλήματα ομαλής λειτουργίας του. Πιθανόν να μειωθεί η θερμοκρασία ατμοποίησης του υγρού και να εμφανισθούν φυσαλίδες ατμού που προκαλούν το φαινόμενο της σπηλαίωσης στις αντλίες (έντονη διάβρωση).
23) Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά ενός κυκλοφορητή; Με ποια σχέση συνδέονται;
Απ: α)η ισχύς Pα (σε W), δηλαδή η υδραυλική ενέργεια ανά μονάδα χρόνου, β)ο βαθμός απόδοσης n. Αν Pκ είναι η ισχύς του κινητήρα του κυκλοφορητή τότε ισχύει n= Pα/ Pκ <1 .="" span="">
24) Διάγραμμα 8.3δ σελ.128 – παράλληλη σύνδεση κυκλοφορητών και διάγραμμα 8.3ε σελ.128-σύνδεση κυκλοφορητών σε σειρά.
25) Τι είναι τα θερμαντικά σώματα; Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται ανάλογα με τον τρόπο μετάδοσης της θερμότητας στο χώρο;
Απ: Τα θερμαντικά σώματα είναι οι εναλλάκτες θερμότητας με τη βοήθεια των οποίων η θερμότητα που μεταφέρεται από το φορέα αποδίδεται στο χώρο που πρόκειται να θερμανθεί. Διακρίνονται α) στα σώματα ακτινοβολίας (radiators), β)στα σώματα μεταφοράς (convectors), γ) αν απαιτούμε μεγάλη ισχύ και θερινή λειτουργία (ψύξη) έχουμε σώματα με στοιχεία μεγάλου μήκους και ανεμιστήρα, τα λεγόμενα fan coils.
26) Από τι υλικά κατασκευάζονται κυρίως τα θερμαντικά σώματα ;
Απ: Το πιο διαδεδομένο υλικό κατασκευής θερμαντικών σωμάτων είναι χαλυβδοέλασμα με ελάχιστο πάχος 1,25mm. Διαμορφώνεται ώστε να δημιουργήσει τους διάφορους τύπους «αγωγού» του νερού, ανάλογα με το είδος του σώματος, τις εξωτερικές επιφάνειες του σώματος και τις οδηγητικές διατάξεις των convectors. Παλιότερα είχαν μεγάλη διάδοση τα χυτοσιδηρά (μαντεμένια) σώματα, σήμερα όμως η χρήση τους είναι περιορισμένη.
27) Πίνακας 9.2.1 σελ 138 – τυποποιημένα χαρακτηριστικά θερμαντικών σωμάτων
28) Τι ονομάζουμε ενεργό θερμοκρασιακή διαφορά tεν σώματος – χώρου; Με τι ισούται ;
Απ: Οι αποδόσεις των σωμάτων δίνονται για συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας και διαφοροποιούνται αν αυτές αλλάξουν. Οι συνθήκες λειτουργίας εκφράζονται με την ενεργό θερμοκρασιακή διαφορά tεν σώματος – χώρου, που ορίζεται ως tεν= tm-tx, όπου tm είναι η μέση θερμοκρασία του σώματος και tx η επιθυμητή θερμοκρασία του χώρου.
29) Τι ονομάζουμε θερμαντήρες νερού χρήσης (boilers) (διπλής ενέργειας);
Απ: Ο θερμαντήρας νερού χρήσης είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας. Τα 2 ρευστά είναι το ζεστό νερό του λέβητα (θερμαντικό μέσο) και νερό από το δίκτυο ύδρευσης (θερμαινόμενο). Είναι ένα κυλινδρικό μεταλλικό δοχείο αποθήκευσης νερού στο οποίο τοποθετείται ένας σωλήνας σε σπειροειδή μορφή – σερπαντίνα, στον οποίο θα καταλήγουν τα νερά – επιστροφές του λέβητα για να αποδώσουν θερμότητα, πριν επιστρέψουν στο λέβητα. Τα 2 ρευστά δεν έρχονται σε επαφή και η εναλλαγή θερμότητας γίνεται μέσα από τα τοιχώματα του σωλήνα.
30) Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η θερμική ικανότητα των εναλλακτών; Ποιος τύπος τους συνδέει;
Απ: Ισχύει Q = k A Δt, όπου Q η θερμική ισχύς της συναλλαγής (W), k συντελεστής (W/m2 oC) που εξαρτάται από τα είδη των ρευστών, τα χαρακτηριστικά του διαχωριστικού τοιχώματος (υλικό-πάχος) και από τα χαρακτηριστικά των ροών (φορές – ταχύτητες) και Α η επιφάνεια της συναλλαγής m2.
31) Περιγράψτε ένα κλειστό δοχείο διαστολής
Απ: Διαθέτει μια διαχωριστική μεμβράνη και περιέχει άζωτο. Είναι τυποποιημένο δοχείο όπου η μεμβράνη διαχωρίζει το χώρο του νερού από το χώρο του αζώτου. Ο όγκος διαστολής του νερού παραλαμβάνεται σε βάρος του όγκου του αζώτου που συμπιέζεται.
32) Ποιες είναι οι λειτουργίες ασφαλείας που εκτελούν ο θερμοστάτης του λέβητα, ο θερμοστάτης του κυκλοφορητή και το φωτοκύτταρο του θαλάμου καύσης ;
Απ: α) Ο θερμοστάτης του λέβητα διακόπτει τη λειτουργία του καυστήρα, όταν η θερμοκρασία του νερού στο λέβητα υπερβεί ένα όριο. Ρυθμίζεται συνήθως στους 90οC, β) ο θερμοστάτης του κυκλοφορητή (υδροστάτης) δεν επιτρέπει τη λειτουργία του στην αρχική έναυση της εγκατάστασης, πριν το νερό ξεπεράσει μια ελάχιστη θερμοκρασία συνήθως 40οC, γ) το φωτοκύτταρο του θαλάμου καύσης παρακολουθεί την ύπαρξη φλόγας και διακόπτει τη λειτουργία του καυστήρα, όταν αυτή δεν υπάρχει.
33) Ποιες είναι οι διατάξεις αντιστάθμισης σε μια εγκατάσταση ΚΘ; Που συνδέονται συνήθως ;
Απ: α) η τρίοδη βάνα που συνδέεται συνήθως στο βρόχο των θερμαντικών σωμάτων και β) η τετράοδη βάνα που συνδέεται συνήθως στο βρόχο του λέβητα.
34) Ποια είναι τα είδη των θερμικών απωλειών ενός χώρου;
Απ: α) Απώλειες διάβασης θερμότητας, μέσα από κάθε είδους διαχωριστικές επιφάνειες μεταξύ χώρου και περιβάλλοντος, β) απώλειες μεταφοράς θερμότητας από τις αέριες μάζες που ανανεώνουν τον αέρα του χώρου, είτε με φυσικό τρόπο από τα ανοίγματα και τις χαραμάδες τους είτε αναγκαστικά με τη χρήση ανεμιστήρων.
35) Παράδειγμα λυμένο (σελ.171)
36) Ποιες θεωρούνται ως απώλειες κοινοχρήστων σε ένα κτίριο;
Απ: Απώλειες κοινοχρήστων θεωρούνται οι απώλειες όλων των εξωτερικών επιφανειών του κτιρίου (κατακόρυφων και οριζοντίων) που επιβαρύνουν τους ιδιοκτήτες ανάλογα με τον όγκο της ιδιοκτησίας τους.
Ο Διδάσκων Καθηγητής
Νικολαΐδης Δημήτρης
ΠΕ12.04 Μηχανολόγος Μηχανικός
