35. Конструкция и принцип работы водоструйных элеваторов. Область применения, достоинства и недостатки. Особенности инженерного расчёта элеваторов.

Для жилых зданий температура теплоносителя, поступающего в нагревательные приборы по санитарным нормам не должна превышать 95°С, а в магистралях тепловых сетей может подаваться перегретая вода температурой 130-150°С. Следовательно необходимо понижение температуры теплоносителя до требуемой величины. Достигается это с помощью элеватора, установленного в узле управления системой отопления здания. 

Водоструйный элеватор - устанавливается в тепловых узлах и служит для создания циркуляции и снижения температуры воды, поступающей из тепловой сети в систему отопления, до необходимой температуры путем ее смешивания с водой, прошедшей систему отопления. Элеватор представляет собой конструкцию, состоящую из конусообразного сопла, камеры всасывания, камеры смешивания и диффузора. 

Схема элеватора

1. сопло;

2. камера подмешивания;

3. камера смешения;

4. диффузор

Принцип действия элеватора заключается в следующем: перегретая вода из подающей магистрали поступает в конусное съемное сопло, где скорость движения воды резко возрастает, в результате чего струя воды выходящая из сопла в камеру смешивания, подсасывает охлажденную воду из обратного трубопровода через перемычку в о внутреннюю полость элеватора. При этом  в элеваторе происходит смешение перегретой и охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Таким образом, вода требуемой температуры поступает в нагревательные приборы системы отопления. Что бы защитить элеватор от попадания крупных частиц в конус, что может частично или полностью прекратить его работу, перед элеватором обязательно устанавливают грязевик.

Широкое распространение элеваторов вызвано их постоянной устойчивой работой при изменении теплового и гидравлического режима в тепловых сетях. Так же элеваторы не требуют постоянного наблюдения, а регулировка его производительности заключается лишь в выборе правильного диаметра сопла. Подбор размеров и диаметров труб элеваторного узла, а так же выбор диаметра сопла должен осуществляться только в проектном бюро, имеющем соответствующую компетенцию.

Схема элеваторного узла

1 - подющий теплопровод; 2 - обратный теплопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы системы отопления.

Достоинства элеватора, обеспечившие его широкое применение: совмещение в аппарате простейшей конструкции двух осн. ф-ций, необходимых для работы системы отопления, надежность работы, малые расходы при эксплуатации и бесшумность. Недостатки — значит. энергозатраты, обусловленные малым кпд (0,25—0,3), из-за чего перед Э. необходим значит, располагаемый напор в 12—15 м. Однако значит, перепад давлений на местной системе повышает гидравлич. устойчивость тепловой сети, что имеет большое значение для малоавтоматизир. систем. Др. недостаток — прекращение циркуляции воды в системе отопления при отказах на тепловых сетях, что ускоряет охлаждение отапливаемых помещений и замерзание воды в системе.

Какие же параметры важны для нормальной работы элеватора и соответственно должны быть правильно просчитаны? Это прежде всего коэффициент смешения u.

Коэффициент смешения u показывает отношение расхода через подмес элеватора из обратки G2 к расходу воды, поступающей из теплосети к элеватору Gт.с., u = G2/Gт.с. То есть цифра нужная.

u = (t1-t3)/(t3-t2) ; где

t1 — температура воды в подаче, °С.

t2 — температура воды в обратке,°С.

t3 — температура воды после элеватора,°С.

При расчете элеватора нам необходимо просчитать такие параметры, как минимально необходимый напор перед элеватором и диаметр горловины элеватора. Минимально необходимый напор перед элеватором рассчитывается по формуле : H = 1,4*h*(1+u)² ; где

h — потери напора, или по другому сопротивление системы. Эта цифра должна быть у вас в проектной документации на здание. Если нет, значит надо просчитывать гидравлику, что довольно затруднительно. Но вообще сопротивление системы обычно составляет от 0,8 до 1,5 м. Если больше двух, то элеватор скорее всего, нормально работать не будет.

u — коэффициент смешения элеватора.

 Диаметр горловины расчитывается по формуле :

В настоящее время большинство систем отопления подключено по схеме элеваторного подключения. Одновременно, как показала практика, многие не совсем хорошо понимают принципы работы элеваторных узлов. В результате эффективность работы систем отопления не всегда является приемлемой. При нормальной температуре теплоносителя в помещениях и квартирах температура либо слишком занижена, либо слишком завышена. Такой эффект может наблюдаться не только при неправильной настройке элеваторов, но большинство проблем возникает именно по этой причине. Поэтому расчету и наладки элеваторного узла должно быть уделено наибольшее внимание.

Расчетный диаметр горловины элеватора, мм, определяется по формуле:

Где Gр - расчетный расход сетевой воды, т/час; U_см - расчетный коэффициент смешения элеватора; h - потери напора в системе отопления при расчетном расходе смешанной воды, м.    Если располагаемый напор перед элеватором строго соответствует значению, определяемому по формуле:

H_э=1,4 h (1 + U_см)²  (2)

Где: h - потери напора в системе отопления при расчетном расходе теплоносителя, м; U_см - расчетный коэффициент смешения элватора; То необходимый диаметр сопла, мм, определяется по формуле:

или:

Обычно, располагаемый напор перед элеватором больше или меньше определяемого по формуле (2) и диаметр сопла расчитывается исходя из условий гашения всего располагаемого напора. В этом случае диаметр выходного сечения сопла, мм, определяется по формуле:

Где: Н - располагаемый напор, м.    Во избежание вибрации и шума, которые обычно возникают при работе элеватора под напором, в 2 - 3 раза превышающим требуемый, часть этого напора рекомендуется гасить дроссельной диафрагмой, устанавливаемым перед монтажным патрубком до элеватора. Более эффективный путь - установка регулятора расхода перед элеватором, который позволит максимально эффективно настроить и эксплуатировать элеваторный узел.    При выборе номера элеватора по расчетному диаметру его горловины следует выбирать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром горловины, так как завышенный диаметр риводит к резкому снижению КПД элеватора.    Диаметр сопла следует определять с точностью до десятой доли мм с округлением в меньшую сторону. Диаметр отверстия сопла во избежание засорения должен быть не менее 3 мм.