Основні принципи роботи елеватора. Схема елеваторного сме-носія, графіки тисків і швидкостей в його проточної частини показу-ни на рис. 3.1. Працює елеватор наступним чином. Високот-температурних вода виходить з сопла 2 зі швидкістю Wі у вигляді струменя, що несе великий запас кінетичної енергії. Швидкість створюється в результаті спрацьовування в межах сопла надлишкового тиску (по відношенню до тиску на початку камери змішування), що дорівнює сумі наявного перепаду тиску в тепловій мережі перед елеватором і перепаду тиску у всмоктуючому колекторі App-j - + АРВС - Активна робоча струмінь захоплює пасивні маси ок-ружа води, передає їм частину своєї енергії і утворився змішаний потік рухається в проточній частині струминного апарату. В камері змішування в результаті обміну імпульсами відбувається ви-равніваніе поля швидкостей потоку і за рахунок вивільняється ки-генетичних енергії зростає його статичний тиск. В кінці камери змішання статичний тиск збільшується на Арк. Після камери змішання потік надходить в дифузор, де гальмується і його дива-чеський тиск збільшується на Ард.
У розглянутій конструкції елеватора при русі води через всмоктуючий колектор 1 (див. Рис. 3.1) тиск падає, а швидкість зростає. У св # зи з цим при вході в камеру змішування під-сасиваемий потік має швидкість w2, порівнянну зі швидкістю
Струмені, яка витікає з сопла, Wi. Отже, активна струмінь ежектує маси з потоку, що рухається з великою швидкістю. Такі елеватори відносяться до струменевих апаратів з великою ско-ростью ежекції. Якщо всмоктуючий колектор зробити широким, щоб швидкість 0, тоді отримаємо елеватор з малою швидкістю ежекції, що характеризується меншим ККД.
При русі потоків в струменевому апараті відбуваються втрати енергії. Основними втратами є втрати на удар при смішить-ванні потоків. Для зниження цих втрат необхідно зменшити раз-ність між швидкостями активного Wі і пасивного w2 потоків, що і досягається в апаратах з великою швидкістю ежекції. Незважаючи на додаткові втрати енергії, пов'язані зі створенням швидкості підсмоктуватиметься води і додатковим гальмуванням потоку (віднов-вою тиску), ефективність роботи елеватора підвищується.
Велике значення має профіль всмоктуючого колектора, так як при поганому профілі втрати в колекторі можуть виявитися біль-ше виграшу у втратах на удар.
Тиск у всмоктуючому колекторі знижується, тому при гальмуванні потоку спочатку необхідно відновити тиск, за-Гаяне на створення швидкості підсмоктуватиметься води у всмоктуючому колекторі, а потім створити надлишкове. Відновлення тиску-ня пов'язано з додатковими втратами, які для підвищення ефективності струминного апарату повинні бути максимально змен-шени шляхом відповідної профілювання yoго проточної частини і скорочення втрат на тертя. При неоптимальном профілі проточили-ної частини і значні втрати енергії на тертя елеватор з великою швидкістю ежекції не дасть виграшу в ККД.
Виведемо основне рівняння для розрахунку елеватора. Напишемо рівняння імпульсів для камери змішування (див. Рис. 3.1):
Ш! Gi + Ij) 12 w2 G2 - Ij) 13 w3 G3 = F3 (А Рем + А Рові + Д РТР - А рд), (3.1)
Де Wі, a> 2, - швидкості: при виході з сопла, при вході в камеру змішування і виході з неї; Gі, Gg, G3 - масові витрати: води з тепломережі, підмішують об-ратної води і води, що циркулює в системі опалення; Fs - поперечний переріз горловини камери змішування; ДрСм, Лрвс, Дрд- перепади тиску - створюваний елеватором, у всмоктуючому колекторі і в дифузорі; Артрит - втрати на тертя в камері змішання.
Коефіцієнти i |) i2 і і |) Із враховують нерівномірність полів ско-зростання у всмоктуючому колекторі при вході в камеру змішування і в її горловині. При виході з сопла поле швидкостей рівномірний, тому в рівнянні (3.1) [11] ФЦ не запроваджуємо. Коефіцієнт зв'язок-кість середню швидкість по витраті w із середньою швидкістю по колі-кість руху wK д:
Коефіцієнт А залежить від коефіцієнтів втрат, коефіцієнта ежекції і щільності води.
Значення коефіцієнтів втрат енергії визначаються профілем проточною, частини елеватора і якістю обробки внутрішньої по-поверхні. Слід зазначити, що при недостатній обробці її дійсний режим роботи елеватора може істотно отли-тися від розрахункового. При добре обробленої поверхні харак-теристики елеватора мають таке значення: р, з = 0,95. 0,97; | ГВП = 0,93. 0,98; £ т ^ = 0,07. 0,09; £ д залежить від n = FJF3: п 2 4 9
£ д ". '. 0,04 0,09 0,12
Потік, що рухається в проточній частині елеватора, характеризується числом Рейнольдса Re = 500 000. 1 000 000. При оптимальному профілі всмоктуючого колектора і забезпеченні стабілізації потоку в ка-міру змішання при зазначених значеннях Re коефіцієнт г |) і »1,01.
Для наведених значень характеристик коефіцієнти втрат k і £ 2ц мають таке значення:
TOC o "1-3" h z п. 2 9
Рассчітаец коефіцієнт А при «= 2,2 р = 958 кг / м3 і і621ц = 0,91:
Для елеватора «ОТІ - тепломережа Мосенерго» рекомендується А = 0,161 [14]
Послідовність розрахунку елеватора ясна з прикладу 3.1.
Приклад 3.1. Розрахувати елеватор при наступних даних: витрата води в системі опалення (5з = Ю т / ч, втрати тиску в системі ДрСм = 15 кПа, і - 2,2.
1. Визначаємо діаметр горловини елеватора по формулі (3.16), приймаючи Л = = 0,165.
Ds = 0,165 -------: -! - 9- = 0,0248 м «2,5 см.
Приймаємо елеватор «ОТІ - тепломережа Мосенерго» № 3. 2. Визначаємо діаметр сопла за допомогою формули (3.14):
K (1 - f - і) 2 --- й2 і3 1,2 (l-f-2,2) 2-0,95-2,22
Звідки di - 0,9 см.
У розрахунках прийнято £ = 1,2; k2 - 0,9S.
3 Визначаємо необхідний перепад тисків в тепловій мережі за допомогою формули (3 10):
Fz / Fx 0,9. А Рр = А Рем = 15 - = 128 кПа.
У розрахунках прийнято fAC = 0,95.
Розрахунок елеватора на перепад тисків в тепломережі, перевищую-щий мінімальний. Якщо перепад тисків в тепло-вої мережі більше мінімального, визначеного для оптимальних па-раметров елеватора, надлишковий тиск можна погасити в соплі елеватора, але тоді його треба розраховувати за характеристичними рівняння (3.7), а не на оптимальні параметри. Порядок розрахунку наступний:
1) визначають Fv з рівняння (3.7);
2) визначають діаметр сопла пО формулою
3) визначають F3.
Змішувальні насоси. Змішання високотемпературної води з про-ратної водою системи опалення можна здійснювати не тільки в елеваторах, а й за допомогою змішувальних насосів. Змішувальні насосні вузли влаштовують замість елеваторів, як правило, при не-достатніх наявних перепадах тисків в точках приєднання-нення абонентів до зовнішньої теплової мережі. У ряді випадків з по-міццю насосів одночасно зі змішанням підвищується тиск в трубопроводі, що подає після теплового пункту для затоки системи опалення найвищої будівлі або, навпаки, знижується тиск в зворотному трубопроводі до теплового пункту при високому тиску в зовнішньої теплової мережі.
Насосна схема приєднання системи опалення дозволяє більш точно, ніж елеваторна, підтримувати необхідну температуру повітря в опалювальних приміщеннях, так як в цьому випадку можли-но більш досконале регулювання подачі тепла на опалення пу-тем зміни коефіцієнта підмішування.
Змішувальний насос можна встановлювати на перемичці між прямого та зворотного магістралями, на трубопроводі, що подає місцевої системи опалення, на зворотному трубопроводі місцевої системи опалення. Подача насоса, встановленого на що подає або зворотному трубопроводі місцевої системи опалення, дорівнює витраті води в системі опалення.
Змішувальні насоси підбирають по заводським характеристикам. Насос повинен забезпечувати задані подачу і напір при наиболь-шем значенні ККД.
Як змішувальних насосів використовують як радіальні (відцентрові) насоси загальнопромислового призначення (типу К, КМ, ЦНШ), так і радіальні насоси спеціальної конструкції, вчи-ють особливості роботи насоса в системі опалення. 'На найближчі роки заплановано випуск радіальних бесфундамент-них насосів для системи опалення. Марка насосів ЦВЦ (центро-бажаних водяний циркуляційний), подача насосів від 0,7 до 6,95 кг / с (2,5-25 м3 / ч) при температурі води не більше 115 ° С, максимальна гідростатичний тиск на насос 1 МПа . Насоси зблоковані з горизонтальними трифазними електродвигунами потужністю до 1,1 кВт. Різниця тисків, що розвивається насосами ЦВЦ, від 0,02 до 0,92 МПа. З'єднання патрубків насоса з трубопроводами різьбове (насоси dy = 25. 40 мм) і фланцеве (насоси з / у = 50 мм і dy = = 65 мм). Вал двигуна з робочим колесом насоса, а також ротор двигуна обертаються в підшипниках з водяною мастилом. Насоси марки ЦВЦ малошумні, що особливо важливо при установці їх в теплових пунктах, розташованих у підвалах житлових будинків.
Радіальні насоси типу К, КМ, ЦНШ, найбільш часто викорис-зуемое на теплових пунктах, по напору і подачі зазвичай не подхо-дять для системи опалення. В цьому випадку необхідно штучно збільшувати опір системи опалення шляхом установки діафрагми або вставки малого діаметра, що призводить до збільшен-ня потужності електродвигуна і перевитрати електроенергії. Крім того, корпус спеціальних циркуляційних насосів розрахований на гідростатичний тиск від 0,6 до 1 МПа, тоді як для насосів типу К і КМ максимально допустимий тиск на вході 0,2 МПа, що обмежує їх застосування в системах опалення зда-ний підвищеної поверховості.
Для циркуляції води в системах опалення та гарячого водо-постачання встановлюють по два однакових насоса, що діють поперемінно: один працює, інший перебуває в резерві. Насоси обладнають автоматикою включення резерву.
Для зменшення передачі шуму і вібрації від насосів, установ-лених на фундаментах, до трубопроводів і будівельним конструк-циям будівель на трубопроводах до і після насосів передбачають виброизолирующие гумові вставки довжиною близько 900 мм, фунда-менти загальнопромислових насосів оснащують віброізолюючий прокладками і опорами.