Калькулятор для расчета элеватора системы отопления. Что такое элеватор отопления. Элеватор с регулируемым соплом

Содержание раздела

Широкое применение элеваторов конструкции ВТИ - Теплосеть Мосэнерго в тепловых сетях вызвано тем, что, обеспечивая устойчивое постоянство коэффициента смешения при изменениях теплового и гидравлического режима в тепловой сети, элеватор компактен и дешев. Он не имеет движущихся частей, не требует постоянного наблюдения и ремонта. Наладка элеватора сводится к изменению выходного отверстия сопла, замена которого несложна.

Методика расчета элеваторов была разработана в 1935 г. Подробные испытания элеваторов с цилиндрической камерой смешения были выполнены в ВТИ Р. П. Сазоновым в 1958-1959 гг.

На основе этих испытаний ВТИ совместно с Теплосетью Мосэнерго при участии завода-изготовителя разработана конструкция стального элеватора (рис. 4.7.1). Основные размеры этих элеваторов приведены в табл. 4.7.1.

Стандартизация элеваторов проведена в основном по определяющему размеру - диаметру горловины элеватора (камеры смешения). Предусмотрена возможность замены элеватора на ближайший размер без переварки присоединительных трубопроводов - для этого соседние номера элеваторов имеют одинаковые присоединительные размеры. В целях экономии металла сопло разделено на две части - постоянную и сменную .

Конструкция сопла элеватора, в котором сменной частью является короткий насадок, ввинчиваемый на резьбе, приведена на рис. 4.7.2. Размеры сопла - в табл. 4.7.2.

Точная центровка сопла по оси элеватора обеспечивается токарной обработкой всех деталей элеватора. Сварка должна производиться в кондукторе. Специальный фасонный фланец зажимает сопло элеватора, что предотвращает переток сетевой воды в обход сопла. Обычно перед элеватором устанавливается короткий патрубок с фасонным фланцем для возможности легкой замены сменного сопла. Конструкция элеватора рассчитана на избыточное давление 1 МПа. По тому же принципу и размерам спроектирован и выпускается чугунный элеватор в г. С.-Петербурге. Размеры проточной части и сопла чугунного элеватора идентичны размерам стального элеватора.

Рис.4.7.1. Стальной элеватор конструкции ВТИ – Теплосеть Мосэнерго:

1 – сопло; 2 – приемная камера; 3 – смесительная камера; 4 - диффузор

Рис.4.7.2. Сопло элеватора

Таблица 4.7.1. Основные размеры элеватора конструкции ВТИ – Теплосеть Мосэнерго, мм

Таблица 4.7.2. Размеры сопла элеватора ВТИ – Теплосеть Мосэнерго, мм

Размеры типовых водоструйных элеваторов подбираются по сопротивлению местной отопительной системы S и коэффициенту смешения u .

Диаметр камеры смешения, м,

\(d=\mathrm{1,}\text{13}\sqrt{\frac{\text{595}-\text{430}{\left(\frac{u}{u+1}\right)}^{2}}{S}}\), (4.7.1)

Где S - сопротивление местной отопительной системы, Па×с 2 /м 6 .

Для предварительных расчетов при обычных значениях u = 1 – 3 можно пользоваться упрощенной формулой

\(d=5/\sqrt{S}\).

По найденному значению d , м, выбирают ближайший типовой размер элеватора. Диаметр сопла элеватора, м,

d 1 =d /\(\sqrt{(\mathrm{0,}\text{00062}{d}^{4}+\mathrm{0,6})+(1+u{)}^{2}-\mathrm{0,}\text{44}{u}^{2}}\text{.}\) (4.7.2)

Перепад давлений в рабочем сопле элеватора, Па,

\({\mathit{\Delta p}}_{м\text{.}с}={G}_{р}{v}_{р}/({\mathrm{2\phi }}_{1}^{2}{f}_{1}^{2})\), (4.7.3)

где G р - расход рабочей воды, кг/с; v р - удельный объем воды, м 3 /кг; j 1 - коэффициент скорости рабочего сопла, обычно принимается равным 0,95; f 1 - сечение сопла, м 2 .

Перепад давлений, создаваемый элеватором, Па,

\({\mathit{\Delta p}}_{м\text{.}с}={\text{SG}}_{р}(1+u{)}^{2}{v}_{м\text{.}с}^{2}\), (4.7.4)

где S - сопротивление местной отопительной системы, Па×с 2 /м 6 ; v м.с -удельный объем воды в местной системе, м 3 /кг.

Уравнение характеристики водоструйных элеваторов с цилиндрической камерой смешения имеет вид

\(\frac{{\mathit{\Delta p}}_{3}}{{\mathit{\Delta p}}_{1}}={\phi }_{1}^{2}\frac{{f}_{1}}{{f}_{3}}\left({\mathrm{2\phi }}_{2}+\left({\mathrm{2\phi }}_{2}-\frac{1}{{\phi }_{4}^{2}}\right)\times \frac{{f}_{1}}{{f}_{\mathit{н2}}}{u}^{2}-(2-{\phi }_{3}^{2}\left)\frac{{f}_{1}}{{f}_{3}}\right(1+u{)}^{2}\right)\), (4.7.5)

Где – p 1 = p 1 – p 2 ; p 1 – давление сетевой воды перед соплом; p 2 – давление инжектируемой воды; p 3 = p 3 – p 2 ; p 3 – давление воды на выходе из диффузора элеватора; j 1 , j 2 , j 3 , j 4 - коэффициенты скорости соответственно рабочего сопла, камеры смешения, диффузора, входного участка камеры смешения (при хорошем выполнении и тщательной сборке рекомендуется принимать j 1 = =0,95; j 2 = 0,975; j 3 = 0,9; j 4 = 0,925); f 1 и f 3 - площади сечений рабочего сопла и цилиндрической камеры смешения; f н2 - площадь сечения инжектируемого потока при входе в цилиндрическую камеру смешения (f н2 = f з - f 1).

Для местного количественного регулирования отопительной нагрузки применяются элеваторы с регулируемым выходным сечением рабочего сопла (см. рис. 4.1.6). При снижении отопительной нагрузки регулирующая игла вдвигается в сопло, что приводит к уменьшению выходного сечения сопла f 1 . В результате уменьшается расход сетевой воды G р, но возрастает коэффициент инжекции u , поэтому расход воды через отопительную систему G с = G р (1 +u ) уменьшается медленнее, чем расход сетевой воды через сопло. Характеристика элеватора с регулируемым сечением сопла рассчитывается по (4.7.5).

Установка регулирующей иглы вызывает снижение коэффициентов скорости сопла и входного участка камеры смешения . В пределах изменения \({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\) от 1 до 0,2 коэффициент скорости сопла

j 1 = 0,7 + 0,2\({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\), (4.7.6)

Где \({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\) - отношение рабочей выходной площади сечения сопла (при введенной в него регулирующей игле) к площади сечения сопла без иглы. Коэффициент скорости входного участка камеры смешения j 4 = 0,9.

Схема установки элеваторов показана на рис. 4.7.3.

Рис. 4.7.3. Схема установки элеватора

1 - манометр; 2 - термометр; 3 - обратный клапан; 4 - регулятор расхода; 5 - элеватор; 6 - клапан подпора; 7 - водомер; 8 - грязевик

Водоструйные элеваторы применяют для систем отопления с потерями давления в них не более 15 кПа. Одним элеватором можно обслуживать группу зданий при суммарном расходе тепла до 350 кВт, причем потери давления в трубопроводах отдельных зданий не должны превышать 10 кПа. Коэффициент полезного дейcтвия элеватора низкий (до 25%), поэтому давление в тепловой сети перед элеватором должно быть больше давления, расходуемого в местной системе отопления, в 5-10 раз.

Размеры элеватора можно подбирать, пользуясь номограммой, приведенной на рис. 4.7.4.

Определяют количество циркулирующей в местной системе смешанной воды по формуле

\({G}_{3}=\frac{\mathrm{3,6}{Q}_{3}}{\mathrm{4,}\text{187}\left({t}_{3}-{t}_{2}\right)}\) , (4.7.7)

где Q 3 - расход тепла в местной системе, Вт; t 3 - температура воды в подающем трубопроводе внутренней системы. ° С; t 2 - температура воды в обратном трубопроводе внутренней системы и тепловой сети, ° С.

Находят коэффициент смешения элеватора

\(q=\frac{{t}_{1}-{t}_{3}}{\left({t}_{3}-{t}_{2}\right)}\), (4.7.8)

где t 1 - температура в подающем трубопроводе тепловой сети.

Приведенный расход воды G пр, т/ч, подсчитывают по формуле

\({G}_{\text{пр}}=\frac{{G}_{3}}{\text{10}\sqrt{{\mathit{\Delta p}}_{3}}}\), (4.7.9)

где [] - гидравлическое сопротивление местной системы отопления, Па.

Рис. 4.7.4. Номограмма для подбора элеватора

(G пр -приведенный расход воды, d с - диаметр сопла)

Примеры пользования номограммой. При G пр = 10 т/ч и q = 2,53 находим элеватор № 3 с d с = 8,5 мм; При G пр = 3,65 т/ч и q = 1,61 находим элеватор № 1 с d с = 6,7 мм.

По номограмме на рис. 4.7.4 находим по G пр и q номер элеватора и диаметр сопла d с.

В дополнение к центральному регулированию параметров теплоносителя в тепловой сети при использовании элеваторов предусматривается установка регуляторов давления «до себя» и «после себя» в абонентских вводах местных систем.

Элеватор выбирается по диаметру горловины d Г в зависимости от располагаемой разности давлений в подающем и обратном теплопроводе на вводе в здание. Диаметр горловины элеватора d Г, мм, определяется по формуле 5.1:

G СО – расход воды в системе отопления, определяемый по формуле 5.2:

Q ОТ = 44443,6 Вт – тепловая мощность системы отопления всего здания;

ΔР СО – насосное давление, создаваемое элеватором, Па, определяется по формуле 5.3:

Δp ТС – разность давления в теплопроводах теплосети на вводе в здание, 75кПа;

u – коэффициент смешения в элеваторе, определяется по формуле 5.4:

Принимаем ближайший стандартный элеватор №1, имеющий параметры:

диаметр горловины d Г = 15 мм,

диаметр трубы d У = 40 мм,

длина элеватора L= 425 мм. (По прил. 8 методических указаний.)

Согласно принятых параметров рассчитаем диаметр сопла d С по формуле 5.5:

(5.5)

5.3 Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет трубопроводов сводится к подбору диаметров подводок, стояков и магистралей таким образом, чтобы при заданном циркуляционном давлении к каждому прибору поступало расчетное количество теплоты (теплоносителя), равное тепловой мощности системы отопления данного помещения.

Для расчета необходимо выделить главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее удаленный и нагруженный стояк наиболее нагруженной ветви. В нашем случае, расчет главного циркуляционного кольца будем проводить через стояк № 1.

Определим расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле 5.6:

Б – коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4;

∆Р СО = – насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно8436Па;

∆Р е – естественное давление от остывания воды в отопительных приборах,

Па, определяемое по формуле 5.7 (для двухтрубных систем):

∆Р е = 6,3h(t Г –t 0); (5.7)

h– высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м;

t Г = 95ºС – температура воды в подающей магистрали отопления;

t 0 = 70ºС – температура воды в обратной магистрали;

h= 1,80 м (см. аксонометрическую схему и схему элеваторного узла);

Р Ц =8436 + 0,4 ∙ 6,3 ∙ 1,8 ∙ (95 – 70) = 8549,4 Па

Расчет двухтрубного стояка гцк

Определяют длину труб стояка от подающей до обратной магистрали, включая подводки к приборам. Находят количество воды G (по формуле 5.2). Задают диаметры труб таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с, и по номограмме для G определяют удельные потери давления P y , Па/м, на 1 погонный метр трубы, учитывающие потери на трение и в местных

сопротивлениях. Тогда потери давления на участке вычисляются по формуле 5.8:

Р СТ = P У ∙ l, (5.8)

где l – длина участка стояка или магистрали, м.

Полные потери давления в стояке должны быть в пределах (0,1-0,15)Р Ц.

Расчет магистралей.

Потери давления в магистралях Р МАГ составляют 0,9(Р Ц –Р СТ). В таблицу 5.1 заносят номера участков, их тепловые нагрузки и длины. Определяют количество воды на участках G, кг/ч. Ориентировочные удельные потери давления в магистралях Р У.ОР рассчитываются по формуле 5.9:

где Ʃl МАГ – суммарная длина всех участков магистралей ГЦК, м.

Диаметры труб подбирают таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с и удельные потери давления Р У, определяемые по номограмме, были бы наиболее близки к Р У.ОР. По принятому диаметру труб и фактическому расходу воды по той же номограмме определяют фактические удельные потери давления Р у и скорость движения воды V. Значения Р у,V записываются в таблицу 5.1, затем вычисляют полные потери давления на участках по формуле 5.8 по всему ГЦК.

Расчёт ГЦК считается законченным, если запас давления, определяемый по

формуле 5.10, равен 5-10%:

Р ЗАП =(Р Ц – Р ЦК) / Р Ц ∙100% (5.10)

Р ЦК = Р МАГ + Р СТ – суммарные потери давления на всех участках магистралей и стояке ГЦК, Па. Если Р ЦК больше Р Ц, значит, диаметры труб занижены. На участках следует увеличить диаметры труб и сделать пересчёт потерь давления. Если значения Р ЦК окажется значительно меньше Р Ц, то следует уменьшить диаметры труб отдельных участков, потери давления на которых малы.

Расчеты сведены в таблицу 5.1.

Предварительный расчет:

0,15  Р Ц = 8549,4  0,15 = 1282,5 Па

Р СТ = 3289,04 >> 1282,5 Па, поэтому принимаем диаметр труб стояка – 15 мм вместо 10.

Р СТ = 1364,5 ≈ 1282,5 Па, но если увеличить диаметр труб ещё, то потери давления на стояке составят намного меньше 10% от РЦ (около 2%).

P МАГ = 0,9 (8549,4 –1364,5) = 6467 Па, L МАГ =54,7 м, Р У.ОР. = 118 Па/м.

Р ЦК = 6986,9 + 1364,5 = 8351,4 Па

Р ЗАП = (8549,4 – 8351,4) / 8549,4  100% = 2,3% < 5%

Окончательный расчет:

Принимаем диаметр участка №15 32 мм вместо 25 мм, чтобы увеличить запас:

Р ЗАП = (8549,4 – 7982,3) / 8549,4  100% = 6,6%.

5.4 Расчет поверхности и подбор отопительных приборов:

Для расчета по заданию принимаем тип отопительных приборов – радиатор чугунный секционный М-140-АО.

Техническая характеристика (для одной секции):

номинальный тепловой поток одной секции q H = 595 Вт/секц.

Требуемое число секций отопительного прибора рассчитывается по формуле 5.11:

q оп – расчетный тепловой поток одной секции, Вт/секц, вычисляемый по формуле 5.12:

q H = 595 Вт/секц – номинальный тепловой поток одной секции, Вт/секц;

n, p – экспериментальные показатели, учитывающие влияние типа отопительного прибора, направление движения и количество проходящей воды;

 1 – коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе;

Δt – разность средней температуры воды в радиаторе и температуры воздуха в помещении, o C, можно найти по формуле 5.13:

Δt = 0,5  (t ВХ +t ВЫХ) – t В (5.13)

t ВХ ≈ t Г = 95 o C, t ВЫХ ≈ t 0 = 95 o C

Значение коэффициента приборов β1 и показателей степени n и р берутся из таблицы 5.2.

Таблица 5.2

Отметим, что при двухтрубной системе у всех приборов схема присоединения сверху-вниз.

Расчет приборов сведён в таблицу 5.3.

Полученное число секций N P округляют до целого Nуст следующим образом:

если десятичная часть больше 0,28 - в сторону увеличения,

если меньше или равна 0,28 - в сторону уменьшения.

Таблица 5.3

При централизованном теплоснабжении горячая вода, прежде чем попасть в радиаторы отопления многоквартирных домов, проходит через тепловой пункт. Там она доводится до необходимой температуры с помощью специального оборудования. С этой целью в подавляющем большинстве домовых тепловых пунктов, построенных во времена СССР, установлен такой элемент, как элеватор отопления. Рассказать, что он собой представляет и какие задачи выполняет, призвана данная статья.

Назначение элеватора в системе отопления

Теплоноситель, выходящий из котельной или ТЭЦ, имеет высокую температуру – от 105 до 150 °С. Естественно, что подавать в систему отопления воду с такой температурой недопустимо.

Нормативными документами эта температура ограничена пределом 95 °С и вот почему:

• в целях безопасности: можно получить ожоги от прикосновения к батареям;
• не всякие радиаторы могут функционировать при высоких температурных режимах, не говоря уже о полимерных трубах.

Снизить температуру сетевой воды до нормируемого уровня позволяет работа элеватора отопления. Вы спросите – а почему нельзя сразу направить в дома воду с требуемыми параметрами? Ответ лежит в плоскости экономической целесообразности, подача перегретого теплоносителя позволяет передать с одним и тем же объемом воды гораздо большее количество тепла. Если температуру снизить, то придется увеличить расход теплоносителя, а следом существенно вырастут диаметры трубопроводов тепловых сетей.

Итак, работа элеваторного узла, установленного в тепловом пункте, состоит в снижении температуры воды путем подмешивания в подающий трубопровод остывший теплоноситель из обратки. Следует отметить, что данный элемент считается устаревшим, хотя до сих пор повсеместно используется. Сейчас при устройстве тепловых пунктов применяются смешивающие узлы с трехходовыми клапанами либо пластинчатые теплообменники.

Как функционирует элеватор?

Если говорить простыми словами, то элеватор в системе отопления – это водяной насос, не требующий подведения энергии извне. Благодаря этому, да еще простой конструкции и низкой стоимости, элемент нашел свое место практически во всех тепловых пунктах, что строились в советское время. Но для его надежной работы нужны определенные условия, о чем будет сказано ниже.

Чтобы понять устройство элеватора системы отопления, следует изучить схему, представленную выше на рисунке. Агрегат чем-то напоминает обычный тройник и устанавливается на подающем трубопроводе, своим боковым отводом он присоединяется к обратной магистрали. Только через простой тройник вода из сети проходила бы сразу в обратный трубопровод и прямо в систему отопления без снижения температуры, что недопустимо.

Стандартный элеватор состоит из подающей трубы (предкамеры) со встроенным соплом расчетного диаметра и смесительной камеры, куда подводится остывший теплоноситель из обратки. На выходе из узла патрубок расширяется, образуя диффузор. Агрегат действует следующим образом:

• теплоноситель из сети с высокой температурой направляется в сопло;
• при прохождении через отверстие малого диаметра скорость потока возрастает, из-за чего за соплом возникает зона разрежения;
• разрежение вызывает подсасывание воды из обратного трубопровода;
• потоки смешиваются в камере и выходят в систему отопления через диффузор.

Как происходит описанный процесс, наглядно показывает схема элеваторного узла, где все потоки обозначены разными цветами:

Непременное условие устойчивой работы узла заключается в том, чтобы величина перепада давления между подающей и обратной магистралью сети теплоснабжения было больше, чем гидравлическое сопротивление отопительной системы.

Наряду с явными преимуществами данный смесительный узел обладает одним существенным недостатком. Дело в том, что принцип работы элеватора отопления не позволяет регулировать температуру смеси на выходе. Ведь что для этого нужно? Изменять при необходимости количество перегретого теплоносителя из сети и подсасываемой воды из обратки. Например, чтобы температуру снизить, надо уменьшить расход на подаче и увеличить поступление теплоносителя через перемычку. Этого можно добиться только уменьшением диаметра сопла, что невозможно.

Проблему качественного регулирования помогают решить элеваторы с электроприводом. В них посредством механического привода, вращаемого электродвигателем, увеличивается или уменьшается диаметр сопла. Это реализовано за счет дроссельной иглы конусной формы, входящей в сопло изнутри на определенное расстояние. Ниже изображена схема элеватора отопления с возможностью управления температурой смеси:

1 – сопло; 2 – дроссельная игла; 3 – корпус исполнительного механизма с направляющими; 4 – вал с зубчатым приводом.

Примечание. Вал привода может снабжаться как рукояткой для управления вручную, так и электродвигателем, включаемым дистанционно.

Появившийся относительно недавно регулируемый элеватор отопления позволяет производить модернизацию тепловых пунктов без кардинальной замены оборудования. Учитывая, сколько еще подобных узлов функционирует на просторах СНГ, подобные агрегаты приобретают все большую актуальность.

Расчет элеватора отопления

Следует отметить, что расчет водоструйного насоса, коим является элеватор, считается довольно громоздким, мы постараемся подать его в доступной форме. Итак, для подбора агрегата нам важны две главных характеристики элеваторов – внутренний размер смесительной камеры и проходной диаметр сопла. Размер камеры определяется по формуле:

• dr – искомый диаметр, см;
• Gпр – приведенное количество смешанной воды, т/ч.

В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:

В этой формуле:

• τсм – температура смеси, идущей на отопление, °С;
• τ20 – температура остывшего теплоносителя в обратке, °С;
• h2 – сопротивление отопительной системы, м. вод. ст.;
• Q – потребный расход тепла, ккал/ч.

Чтобы подобрать элеваторный узел системы отопления по размеру сопла, надо его рассчитать по формуле:

• dr – диаметр смесительной камеры, см;
• Gпр – приведенный расход смешанной воды, т/ч;
• u – безразмерный коэффициент инжекции (смешивания).

Первые 2 параметра уже известны, остается только отыскать значение коэффициента смешивания:

В этой формуле:

• τ1 – температура перегретого теплоносителя на входе в элеватор;
• τсм, τ20 – то же, что и в предыдущих формулах.

Примечание. Для расчета сопла надо взять коэффициент u, равный 1.15u’.

Опираясь на полученные результаты, осуществляется подбор агрегата по двум основным характеристикам. Стандартные размеры элеваторов обозначены номерами от 1 до 7, принимать надо тот, что ближе всего к расчетным параметрам.

Заключение

Поскольку реконструкции всех тепловых пунктов произойдут нескоро, элеваторы еще долго будут служить там в качестве смесителей. Поэтому знание их устройства и принципа действия будет полезным определенному кругу людей.

Централизованное отопление, несмотря на все настоящие и мнимые его недостатки по-прежнему является наиболее распространенным способом обогрева как многоквартирных жилых зданий, так и общественных и промышленных.

Принцип работы централизованного отопления

Общая схема достаточно проста: котельная или ТЭЦ нагревает воду, подает ее в магистральные теплопроводные трубы, а затем на тепловые пункты – жилые здания, учреждения и так далее. При перемещении по трубам вода несколько охлаждается и в конечном пункте температура ее ниже. Чтобы компенсировать охлаждение, котельная нагревает воду до более высокого значения. Величина нагрева зависит от температуры на улице и температурного графика.

• Например, при графике 130/70 при температуре на улице 0 С, параметр воды, подаваемой в магистраль, составляет 76 градусов. А при -22 С – не менее 115. Последнее вполне укладывается в рамки физических законов, так как трубы представляют собой закрытый сосуд, а теплоноситель перемещается под давлением.

Очевидно, что столь перегретая вода не может подаваться в систему, так как возникает эффект перетопа. При этом сильно изнашиваются материалы трубопроводов и радиаторов, поверхность батарей перегревается вплоть до риска получения ожогов, а пластиковые трубы в принципе не рассчитаны на температуру теплоносителя выше 90 градусов.

Для нормального обогрева необходимо соблюдением еще нескольких условий.

• Во-первых, давление и скорость движения воды. Если она невелика, то в ближайшие квартиры поставляется перегретая вода, а в дальние, особенно угловые – слишком холодная, в результате чего дом отапливается неравномерно.
• Во-вторых – для правильного прогрева необходим определенный объем теплоносителя. Из магистрали тепловой узел получает около 5–6 кубометров, в то время как для системы необходимо 12–13.

Именно для решения всех вышеперечисленных вопросов и используется элеватор отопления. На фото представлен образец.

Элеватор отопления: функции

Это устройство относится к категории отопительной техники и выполняет несколько функций.

• Понижение температуры воды – так как поставляемая жидкость слишком горячая, то перед подачей ее следует охладить. При этом скорость подачи не должна теряться. Аппарат смешивает подаваемый теплоноситель с водой из обратного трубопровода, тем самым снижая температуру и не уменьшая скорости.

• Создание объема теплоносителя – благодаря описанному выше смешению подаваемой воды и жидкости из обратки получается необходимый для нормального функционирования объем.
• Функция циркуляционного насоса – забор воды из обратки и подача теплоносителя в квартиры осуществляется за счет перепада давления перед элеватором отопления. При этом электроэнергия не используется. Регуляция температуры подаваемой воды и ее расход осуществляется путем изменения размера отверстия в сопле.

Принцип работы устройства

Аппарат представляет собой довольно большую емкость, так как включает камеру смешения. Перед камерой устанавливаются грязеуловители и сетчато-магнитные фильтры: качество водопроводной воды в наших городах никогда не бывает высоким. На фото демонстрируется схема элеватора отопления.

Очищенная вода попадает в камеру смешения с большой скоростью. За счет разрежения вода из обратки подсасывается самопроизвольно и смешивается с перегретой. Теплоноситель через сопло подается в сеть. Понятно, что размер отверстия в сопле определяет температуру воды и давление. Выпускаются приборы с регулируемым соплом и постоянным, общий принцип работы у них одинаков.

Между напором внутри подающей трубы и сопротивлением элеватора отопления должно соблюдаться определенное соотношение: 7 к 1. При других показателях работа устройства будет неэффективной. Также имеет значение и давление в подающей трубе и обратке – оно должно быть практически одинаковым.

Элеватор отопления с регулируемым соплом

Принцип работы аппарата точно такой же: смешивание теплоносителя и распределение по сети за счет возникающего перепада давлений. Однако регулируемое сопло позволяет устанавливать разную температуру для определенного времени суток, например, и тем самым экономить тепло.

• Сам по себе размер диаметра не изменяется, но в регулируемом сопле установлен дополнительный механизм. В зависимости от указанного на датчике значения дроссельная игла перемещается вдоль сопла, уменьшая или увеличивая его рабочее сечение, что и изменят размер отверстия. Работа механизма требует электропитания. На фото – элеватор отопления с регулируемым соплом.

Наибольшую выгоду от аппарата получают общественные учреждения и промышленные объекты, так как для
большинства из них обогрев помещений ночью не является необходимостью – вполне достаточно поддержки минимального режима. Возможность установить меньшую температуру в ночное время существенно сокращает расход теплоэнергии. Экономия может достигать 20–25%.

В жилых многоквартирных домах устройство с регулируемым соплом используется значительно реже, и зря: в ночное время температура +17–18 С вместо 22–24 С является более комфортной. Снижение температурного показателя также позволяет уменьшить расходы на обогрев.

47. Расчет водоструйного элеватора

1. Расход сетевой (эжектирующей) воды, т/ч

где Q 0 - расход тепла на отопление, Гкал/ч;

t о - расчетная температура воды в обратной трубе тепловой сети, 0 С;

t под - расчетная температура воды в подающей трубе тепловой

2. Расход смешанной воды, т/ч

,

где t` под - расчетная температура воды в подающей трубе местной системы отопления 0 С;

t` о - расчетная температура воды в обратной трубе местной системы отопления 0 С.

3. Приведенный расход смешанной воды, т/ч

,

где Δp 0 - гидравлическое сопротивление местной системы отопления, МПа.

4. Количество подмешиваемой воды из обратной трубы местной системы отопления, т/ч

.

5. Расчетный коэффициент смешения элеватора

6. Диаметр горловины (камеры смешения) элеватора, мм

7. Диаметр сопла элеватора при минимальном располагаемом давлении перед элеватором, мм

8. Требуемое минимальное располагаемое давление перед элеватором, МПа

.

9. Расчетный диаметр сопла при фактическом располагаемом давлении перед элеватором, мм

,

где Δp ф э - фактическое располагаемое давление перед элеватором, МПа.

В случаях, когда фактическое располагаемое давление перед элеватором Δр ф э меньше минимального Δр мин э , элеватор не может работать исправно и должен быть заменен смесительным насосом. В тех случаях, когда Δр ф э > Δр мин э , диаметр сопла элеватора должен быть соответственно уменьшен.

При выборе номера элеватора по расчетному диаметру камеры смешения следует брать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром камеры смешения.

Водоструйные элеваторы типа ВТИ-Теплосеть Мосэнерго по производительности и размерам делятся на семь номеров. Номер элеватора можно определить по номограммам или из таблицы.

Для обеспечения элеваторами требуемой точности регулирования необходимо, чтобы были удовлетворены следующие три условия:

1) потери давления в местной системе отопления за элеватором должны быть постоянными. Желательно, чтобы в отопительной системе потери при наладке были установлены на уровне Δр = 0,01 МПа и периодически проверялись;

2) В элеваторе должен быть обеспечен постоянный расход теплоносителя. Это относится как к подающему, так и к подмешивающему трубопроводу. Постоянство расхода теплоносителя в подающем трубопроводе целесообразно поддерживать автоматически действующим регулятором расхода типа РР, устанавливаемым перед каждым элеватором и одновременно в определенной мере регулирующим давление перед элеватором;

3) Диаметр сопла элеватора должен быть рассчитан в соответствии с конкретными параметрами и условиями работы, однако он должен быть не менее 2,5 мм во избежание его засорения и прекращения работы системы отопления.

48. Выбор типоразмера регулирующего клапана

1. Пропускная способность клапана:

, м 3 /ч

2. Пропускная способность полностью открытого клапана:

4. Проверка на отсутствие кавитации

X F £ Z отсутствие кавитации;

X F – коэффициент дросселирования;

p V – давление парообразования при температуре среды;

Z – коэффициент клапана.

Пример

Нагрузка на систему отопления Q = 14 кВт;

Перепад температур в системах отопления DT = 20 °C;

Потери давления на клапане DP КЛ = 0,15 бар.

Решение:

Расход теплоносителя через клапан:

м 3 /ч.

Пропускная способность полностью открытого клапана:

м 3 /ч.

Данное значение К VS можно также найти по диаграмме.

По К VS = 1,6 м 3 /ч выбирается клапан Д У = 15 мм.

49. Расчет дроссельных шайб

Определение необходимого диаметра дроссельной шайбы d ш, мм, выполняется на основании расчета по формуле

,

где Δр ш - избыточное давление, гасимое дроссельной шайбой, МПа;

G – расход воды, протекающей через дроссельную шайбу, т/ч;

При расчете дроссельной шайбы, устанавливаемой на тепловом вводе

Δр ш =р в - Δр р,

где Δр р – потеря давления в системе отопления при расчетном расходе воды, МПа;

р в – располагаемый напор на тепловом вводе, МПа.