Принцип работы элеваторного узла. Элеваторы

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.

Коэффициент клапана Z Y
	Малая серия	Фланцевая (большая) серия

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.

Отопительная система является одной из самых важных для жизнеобеспечения любого здания, особенно если речь идёт о жилых помещениях. В частных домах всё чаще встречаются системы автономного типа , а вот в многоквартирных домах ещё не ушли от центрального отопления .

Именно в подвалах многоэтажных домов возможно увидеть элеваторный узел отопления и, собственно, понять специфику его работы и то, какие возможности даёт его использование.

1.1 Принцип и схема работы узла

Теплоноситель подаётся к дому по трубам. Трубопровода всего два:

1. Подающий. Его основная функция подавать горячую воду в дом.
2. Обратный. Он, в свою очередь, отводит остывший, отдавший своё тепло, теплоноситель обратно в котельную.

Когда вода (теплоноситель) подходит в подвал здания, её ожидает три пути в зависимости от того, какой температуры она будет. В нашей стране существуют три основных тепловых режима:

• до 95 °С;
• до 130 °С;
• до 150 °С.

Когда вода нагрета до 95 °С, то в данном случает она сразу распределяется по системе отопления . Если же она превышает эту отметку, её необходимо охладить (этого требуют санитарные нормы). И в данном случае в дело «вступает» элеваторный узел отопления.

Охлаждение происходит за счёт смешивания в элеваторе горячей воды из подающей трубы и остывшей из обратной. Таким образом, элеваторный узел работает сразу как два устройства:

1. Как смеситель.
2. В качестве циркуляционного насоса.

Перегретая вода попадает в сопло элеватора, в то время, как в зону разряжения попадает вода из обратного трубопровода. Затем эти два потока оказываются в смешивающей камере, где, исходя из названия, происходит смешивание. И вот уже смешанная вода попадает к потребителю.

Помимо того, что использовать такое устройство значит применить наиболее простой и экономный способ охладить теплоноситель, при этом элеватор может ещё и повысить общую эффективность всей системы.

Кроме всего прочего, именно за счёт элеваторного узла мы имеем возможность экономить. Забирая из тепловой сети определённое небольшое количество воды, разбавляем её водой из обратного трубопровода, за тепло которой уже заплатили, и производим повторную «отправку» в квартиры.

1.2 Составляющие элеваторного узла системы отопления

Устройство имеет достаточно несложную конструкцию. Выделяют три основные составляющие устройства:

• сопло;
• струйный элеватор;
• камера разряжения.

Также существует такое понятие как «обвязка». Это специальная запорная арматура , контрольные термометры и манометры. Именно эти компоненты и составляют элеваторный узел отопления.

С функциональной точки зрения элеватор является смешивающим устройством, в который вода поступает, проходя через ряд фильтров. Эти фильтры находятся сразу после задвижки (входной) и очищают теплоноситель (воду) от грязи. По этой причине их часто называют грязевиками. Сама оболочка элеватора стальная.

2 Достоинства и недостатки подобного узла

Элеватор как и любая другая система имеет определённые сильные и слабые стороны.

Большое распространение такого элемента тепловой системы приобрело благодаря целому ряду достоинств, среди них:

• простота схемы устройства;
• минимальное обслуживание системы;
• долговечность устройства;
• доступная цена;
• независимость от электрического тока;
• коэффициент смешения не зависит от гидро-теплового режима внешней среды;
• наличие дополнительной функции: узел может выполнить роль циркуляционного насоса .

Недостатками данной технологии являются:

• отсутствие возможности проведения регулировки температуры теплоносителя на выходе;
• достаточно трудоёмкая процедура расчёта диаметра насадки-конуса, а также размеров камеры смешения.

У элеватора есть также небольшой нюанс, который касается установки – перепад давления между подающей линией и обратной должен находится в пределах 0,8-2 атм.

2.1 Схема подключения элеваторного узла к отопительной системе

Системы отопления и горячего водоснабжения (ГВС) являются в некоторой степени взаимосвязанными. Как говорилось выше, для отопительной системы необходима температура воды до 95°С, а в ГВС –на уровне 60-65 °С. Поэтому здесь также требуется использование элеваторного узла.

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.

В любом здании, подключенном к централизованной отопительной сети (или котельной), имеется элеваторный узел. Основная функция этого устройства заключается в понижении температуры теплоносителя с одновременным увеличением объема прокачиваемой воды в домовой системе.

Назначение узла

Элеваторные узлы устанавливаются в том случае, когда в жилой дом от ТЭЦ или котельной подается перегретая вода, температура которой может превышать 140 ºC. Подавать в квартиры кипяток недопустимо, так как это чревато ожогами и разрушениями чугунных радиаторов. Эти приборы не выносят резких температурных перепадов. Как оказалось, столь популярные сегодня полипропиленовые трубы также не любят высоких температур. И хотя они не разрушаются от давления горячей воды в системе, срок их службы значительно сокращается.

Перегретая вода, подаваемая из теплоэлектроцентрали, попадает сначала в элеваторный узел, где смешивается с охлажденной водой из обратного трубопровода жилого дома и вновь подается в квартиры.

Принцип работы и схема узла

Поступающая в жилой дом горячая вода имеет температуру, соответствующую температурному графику теплоэлектроцентрали. Преодолев задвижки и грязевые фильтры, перегретая вода поступает в стальной корпус, а затем через сопло в камеру, где происходит смешение. Разница давлений толкает струю воды в расширенную часть корпуса, при этом происходит ее соединение с охлажденным теплоносителем из отопительной системы здания.

Перегретый теплоноситель, имея пониженное давление, с высокой скоростью стремится через сопло в камеру для смешивания, создавая разряжение. Как результат в камере за струей возникает эффект инжекции (подсасывания) теплоносителя из обратного трубопровода. Результатом смешения является вода, имеющая проектную температуру, которая и поступает в квартиры.

Схема элеваторного устройства дает детальное представление о функциональных возможностях этого аппарата.

Достоинства водоструйных элеваторов

Особенностью элеватора является одновременное выполнение двух задач: работать как смеситель и как циркуляционный насос. Примечательно, что функционирует элеваторный узел без затрат электроэнергии, так как принцип работы установки основан на использовании перепада давления на входе.

Применение водоструйных аппаратов имеет свои плюсы:

• несложная конструкция;
• невысокая стоимость;
• надежность;
• отсутствие потребности в электроэнергии.

С помощью новейших моделей элеваторов, оснащенных автоматикой, можно существенно экономить тепло. Это достигается путем регулирования температуры теплоносителя в зоне его выхода. Для достижения этой цели можно понижать температуру в квартирах ночью либо в дневное время, когда большинство людей находится на работе, учебе и пр.

Экономичный элеваторный узел отличается от обычного варианта наличием регулируемого сопла. Эти детали могут иметь различную конструкцию и уровень регулировки. Коэффициент смешения у аппарата с регулируемым соплом изменяется в пределах от 2 до 6. Как показала практика, этого вполне достаточно для отопительной системы жилого здания.

Стоимость оборудования с автоматической регулировкой значительно выше, чем цена обычных элеваторов. Но они более экономичны, функциональны и эффективны.

Возможные проблемы и неисправности

Несмотря на прочность приборов, иногда элеваторный узел отопления дает сбои. Горячая вода и высокое давление быстро находят слабые места и провоцируют поломки.

Это неизбежно случается, когда отдельные узлы имеют сборку ненадлежащего качества, расчет диаметра сопла выполнен неверно, а также по причине образования засоров.

Шум

Элеватор отопления, работая, может создавать шум. Если такое наблюдается, значит, в выходной части сопла в процессе эксплуатации образовались трещины или задиры.

Причина появления неровностей кроется в перекосах сопла, вызванных подачей теплоносителя под высоким давлением. Такое случается, если избыточный напор не дросселируется регулятором расхода.

Не соответствие температуры

Качественную работу элеватора можно поставить под сомнение и тогда, когда температура на входе и выходе слишком различается с температурным графиком. Скорее всего, причиной тому завышенный диаметр сопла.

Не правильный расход воды

Неисправный дроссель приведет к изменению расхода воды в сравнении с проектным значением.

Такое нарушение легко определить по изменению температуры во входящей и обратной трубопроводных системах. Проблема решается путем ремонта регулятора расхода (дросселя).

Неисправные элементы конструкции

Если схема присоединения отопительной системы к наружной тепловой магистрали имеет независимый вид, то причину некачественной работы элеваторного узла могут вызвать неисправные насосы, водонагревательные узлы, запорная и предохранительная арматура, всевозможные утечки в трубопроводах и оборудовании, неисправность регуляторов.

К основным причинам, негативно влияющим на схему и принцип работы насосов, можно отнести разрушение эластичных муфт в соединениях насоса и валов электродвигателя, износ шарикоподшипников и разрушение посадочных мест под них, образование свищей и трещин на корпусе, старение сальников. Большинство перечисленных неисправностей устраняется ремонтом.

Проблему свищей и трещин на корпусе решают его заменой.

Неудовлетворительная работа водонагревателей наблюдается, когда нарушена герметичность труб, произошло их разрушение либо слипание трубного пучка. Решение проблемы состоит в замене труб.

Засоры

Засоры – это одна из распространенных причин плохого теплоснабжения. Их образование связано с попаданием грязи в систему, когда грязевые фильтры неисправны. Увеличивают проблему и отложения продуктов коррозии внутри труб.

Уровень засорения фильтров можно определить по показаниям манометров, установленных перед фильтром и после него. Значительный перепад давления подтвердит либо опровергнет предположение о степени засоренности. Для прочистки фильтров достаточно отвести грязь через спускные устройства, находящиеся в нижней части корпуса.

Любые неполадки трубопроводов и отопительного оборудования должны устраняться незамедлительно.

Незначительные замечания, не влияющие на работу отопительной системы, в обязательном порядке регистрируются в специальной документации, их включают в план текущих или капитальных ремонтных работ. Ремонт и устранение замечаний происходит в летнее время до начала очередного отопительного сезона.

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

№ элеватора	d	L	A	Б	B	Г	Е	d 1	d 2	d 3	d 4	d 5	d 6	d 7	D 1	Масса без до-полнительного фланца, кг
1	15	425	90	110	187	127	12	37	45	51	57	51	57	32	165	100
2	20	425	90	110	208	133	8	37	45	51	57	51	57	32	165	100
3	25	625	135	155	288	186	13	49	57	70	76	70	76	44	200	150
4	30	625	135	155	311	186	11	49	57	70	76	70	76	44	200	150
5	35	625	135	155	333	183	8	49	57	70	76	70	76	44	200	150
6	47	720	180	175	456	251	16	80	89	100	108	100	108	72	220	230
7	59	720	180	175	452	247	18	80	89	100	108	100	108	72	220	230

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

№ элеватора	L	A	Б	B	Г	D	d c	d 1	d 2	d 3
1	110	65	55	10	45	20	4	44	32	39
2	100	65	45	10	35	20	2	44	32	39
3	145	105	50	10	40	30	5	56	44	49
4	135	105	40	5	35	30	3	56	44	49
5	125	105	30	10	20	30	3	56	44	49
6	175	130	60	15	45	35	2	88	72	81
7	155	130	40	15	25	35	2	88	72	81

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.