Элеватор на отопление

Элеваторный узел системы отопления: принцип работы элеваторного узла системы отопления, схема

Обеспечение жилых домов и общественных зданий теплом – одна из главнейших задач коммунальных служб городов и поселков. Современные системы теплоснабжения – эта сложные комплексы, включавшие поставщиков тепла (ТЭЦ или котельные), разветвлённую сеть магистральных трубопроводов, специальные распределительные теплопункты, от которых идут ответвления к конечным потребителям.

Однако, подающийся по трубам к зданиям теплоноситель не напрямую попадает во внутридомовую сеть и конечные точки теплообмена – радиаторы отопления. В любом доме имеется собственный тепловой узел, в котором производится соответствующая регулировка уровня давления и температуры воды. Здесь установлены специальные устройства, выполняющие эту задачу. В последнее время все чаще устанавливается современное электронное оборудование, которое позволяет в автоматическом режиме контролировать необходимые параметры и вносить соответствующие коррективы. Стоимость подобных комплексов – весьма высока, они напрямую зависят от стабильности электропитания, поэтому нередко эксплуатирующими жилой фонд организациями, отдается предпочтение старой проверенной схеме локальной регулировки температуры теплоносителя на входе в домовую сеть. И основным элементом подобной схемы является элеваторный узел системы отопления.

Элеваторный узел системы отопления

Цель настоящей статьи – дать понятие об устройстве и принципе работы самого элеватора, о его месте в системе и выполняемых им функциях. Кроме того, заинтересованные читатели получат урок по самостоятельному расчету этого узла.

Общие краткие сведения о системах теплоснабжения

Чтобы правильно понять важность элеваторного узла, наверное, необходимо для начала кратко рассмотреть, как же работают центральные системы теплоснабжения.

ТЭЦ с системой тепловых магистралей

Источником тепловой энергии являются ТЭЦ или котельные, в которых осуществляется разогрев теплоносителя до нужной температуры за счёт использования того или иного вида топлива (уголь, нефтепродукты, природный газ и т.п.) Оттуда теплоноситель прокачивается по трубам к точкам потребления.

ТЭЦ или крупная котельная рассчитана на обеспечение теплом определенного района, порой – с очень немалой территорией. Системы трубопроводов получаются весьма протяжёнными и разветвленными. Как минимизировать потери тепла и равномерно распределить его по потребителям, так, чтобы, например, наиболее удаленные от ТЭЦ здания не испытывали недостаточности в нем? Это достигается тщательной термоизоляцией тепловых магистралей и поддержанием в них определенного теплового режима.

На практике используется несколько теоретически рассчитанных и практически проверенных температурных режимов функционирования котельных, которые обеспечивают и передачу тепла на значительные расстояния без существенных потерь, и максимальную эффективность, и экономичность работы котельного оборудования. Так, к примеру, применяются режимы 150/70, 130/70, 95/70 (температура воды в магистрали подачи / температура в «обратке»). Выбор конкретного режима зависит от климатического пояса региона и от конкретного уровня текущей зимней температуры воздуха.

Упрощенная схема подачи тепла от ТЭЦ (котельной) к потребителям

1 – Котельная или ТЭЦ.

2 – Потребители тепловой энергии.

3 – Магистраль подачи разогретого теплоносителя.

4 – Магистраль «обратки».

5 и 6 – Ответвления от магистралей к зданиям – потребителям.

7 – Внутридомовые тепловые распределительные узлы.

От магистралей подачи и «обратки» идут ответвления в каждое здание, подключенное к данной сети. Но вот здесь сразу возникают вопросы.

  • Во-первых, разным объектам требуется различное количество тепла – не сравнить, к примеру, огромную жилую высотку и небольшое малоэтажное здание.
  • Во-вторых, температура воды в магистрали не соответствует допустимым нормам для подачи непосредственно на теплообменные приборы. Как видно из приведенных режимов, температура очень часто даже превышает точку кипения, и вода поддерживается в жидком агрегатном состоянии только лишь за счет высокого давления и герметичности системы.

Использование столь критичных температур в отапливаемых помещениях – недопустимо. И дело не только в избыточности поступления тепловой энергии – это чрезвычайно опасно. Любое прикосновение к разогретым до такого уровня батареям вызовет сильный ожог тканей, а в случае даже небольшой разгерметизации теплоноситель мгновенно превращается в горячий пар, что может повлечь очень серьезные последствия.

Правильный выбор радиаторов отопления – чрезвычайно важен!

Не все радиаторы отопления одинаковы. Дело не только и не столько в материале изготовления и внешнем виде. Они могут значительно различаться своими эксплуатационными характеристиками, адаптацией к той или иной системе отопления.

Как правильно подойти к выбору радиаторов отопления – в специальной статье нашего портала.

Таким образом, на локальном тепловом узле дома необходимо снизить температуру и давление до расчетных эксплуатационных уровней, обеспечив при этом требуемый отбор тепла, достаточный для нужд отопления конкретного здания. Эту роль выполняет специальное теплотехническое оборудование. Как уже говорилось, это могут быть современные автоматизированные комплексы, но очень часто отдается предпочтение проверенной схеме элеваторного узла.

Так может выглядеть простейший элеваторный узел в жилом доме

Если заглянуть на тепловой распределительный пункт здания (чаще всего они располагаются в подвале, в точке входа магистральных тепловых сетей), то можно увидеть узел, в котором явно видна перемычка между трубами подачи и «обратки». Именно здесь и стоит сам элеватор, об устройстве и принципе работы будет рассказано ниже.

Как устроен и работает элеватор отопления

Внешне сам элеватор топления представляет собой чугунную или стальную конструкцию, снабженную тремя фланцами для врезки в систему.

Внешний вид элеватора

Посмотрим на его строение внутри.

Схема устройства и принципа действия струйного элеватора

Перегретая вода из тепловой магистрали попадает во входной патрубок элеватора (поз. 1). Перемещаясь под давлением вперед, она проходит через узкое сопло (поз. 2). Резкое повышение скорости потока на выходе из сопла приводит к эффекту инжекции — в приемной камере (поз. 3) создается зона разряжения. В эту область пониженного давления по законам термодинамики и гидравлики буквально «засасывается» вода из патрубка (поз. 4), подключенного к трубе «обратки». В результате в смесительной горловине элеватора (поз. 5) происходит перемешивание горячего и охлажденного потоков, вода получает необходимую для внутренней сети температуру, снижается давление до безопасного для теплообменных приборов уровня, а затем теплоноситель через диффузор (поз. 6) попадает в систему внутренней разводки.

Помимо понижения температуры, инжектор выполняет роль своеобразного насоса – он создает требуемый напор воды, который необходим для обеспечения ее циркуляции во внутридомовой разводке, с преодолением гидравлического сопротивления системы.

Как видно, система чрезвычайно проста, но очень эффективна, что и обуславливает ее широкое применение даже в условиях конкуренции с современным высокотехнологичным оборудованием.

Безусловно, элеватор нуждается в определенной обвязке. Примерная схема элеваторного узла приведена на схеме:

Базовая схема обвязки элеваторного узла

Разогретая вода из тепловой магистрали поступает по трубе подачи (поз. 1), и возвращается в нее по трубе обратки (поз. 2). От магистральных труб внутридомовая система может отключаться с помощью задвижек (поз. 3). Вся сборка отдельных деталей и устройств осуществляется с применением фланцевых соединений (поз. 4).

Регулировочное оборудование весьма чувствительно к чистоте теплоносителя, поэтому на входе и выходе из системы монтируются фильтры грязевики (поз. 5), прямого или «косого» типа. В них оседают твердые нерастворимые включения и грязь, попавшая в полость труб. Периодически проводится очистка грязевиков от собранных осадков.

Фильтры-«грязевики», прямого (снизу) и «косого» типа

На определенных участках узла установлены контрольно-измерительные приборы. Это манометры (поз. 6), позволяющие контролировать уровень давления жидкости в трубах. Если на входе давление может достигать 12 атмосфер, то уже на выходе из элеваторного узла оно значительно ниже, и зависит от этажности здания и количества точек теплообмена в нем.

Обязательно стоят термодатчики –термометры (поз. 7), контролирующие уровень температуры теплоносителя: на входе их централи – tц, входе во внутридомовую систему – tс, на «обратках» системы и централи – tос и tоц.

Далее, установлен сам элеватор (поз. 8). Правила его монтажа требуют обязательного наличия прямого участка трубопровода не менее 250 мм. Одним, входным патрубком он через фланец соединен к подающей трубе из централи, противоположным – к трубе внутридомовой разводки (поз. 11). Нижний патрубок с фланцем подключен через перемычку (поз. 9) к трубе «обратки» (поз. 12).

Для проведения профилактических или аварийно-ремонтных работ предусматриваются задвижки (поз. 10), полностью отключающие элеваторный узел от внутридомовой сети. На схеме не показаны, но на практике обязательно присутствуют специальные элементы для дренирования – слива воды из внутридомовой системы при возникновении такой необходимости.

Безусловно, схема дана в очень упрощенном виде, но она в полной мере отражает базовое устройство элеваторного узла. Широкими стрелками показаны направления потоков теплоносителя с разными уровнями температур.

Бесспорными преимуществами использования элеваторного узла для регулировки температуры и давления теплоносителя являются:

  • Простота конструкции при безотказности в эксплуатации.
  • Невысокая стоимость комплектующих и их монтажа.
  • Полная энергонезависимость подобного оборудования.
  • Использование элеваторных узлов и приборов учета тепла позволяют достичь экономии в расходе потребленного теплоносителя до 30%.

Есть, конечно, и весьма значимые недостатки:

  • Каждой системе требуется индивидуальный расчет для подбора требуемого элеватора.
  • Необходимость обязательного перепада давления на входе и выходе.
  • Невозможность точных плавных регулировок при текущем изменении параметров системы.

Последний недостаток – достаточно условен, так как на практике часто применяются элеваторы, в которых предусмотрена возможность изменения его рабочих характеристик.

Кинематическая схема регулируемого сопла элеватора

Для этого в приемной камере с соплом (поз. 1) установлена специальная игла – конусовидный стержень (поз. 2), который уменьшает сечение сопла. Этот стержень в блоке кинематики (поз. 3) через реечную зубчатую передачу (поз. 4 — 5) связан с регулировочным валом (поз. 6). Вращение вала вызывает перемещение конуса в полости сопла, увеличивая или уменьшая просвет для прохода жидкости. Соответственно, меняются и рабочие параметры всего элеваторного узла.

В зависимости от уровня автоматизации системы, могут применяться различные типы регулируемых элеваторов.

Элеватор с ручной регулировкой сопла

Так, передача вращения может осуществляться вручную – ответственный специалист отслеживает показания контрольно-измерительных приборов и вносит коррективы в работу системы, ориентируясь на нанесенную около маховика (рукоятки) шкалу.

Регулировка может проводиться в автоматическом режиме, с использованием сервопривода

Другой вариант – когда элеваторный узел завязан на электронную систему контроля и управления. Показания снимаются в автоматическом режиме, блок управления вырабатывают сигналы для передачи их на сервоприводы, через которых вращение передается на кинематический механизм регулируемого элеватора.

Что нужно знать о теплоносителях?

В системах отопления, особенно — в автономных, в качестве теплоносителя может использоваться не только вода.

Какими качествами должен обладать теплоноситель для системы отопления, и как правильно его выбрать — в специальной публикации портала.

Расчет и подбор элеватора системы отопления

Как уже говорилось, для каждого здания требуется определенное количеств тепловой энергии. Это означает что необходим определенный расчёт элеватора, исходя из заданных условий эксплуатации системы.

К исходным данным можно отнести:

  1. Значения температуры:

— на входе их тепловой централи;

— в «обратке» тепловой централи;

— рабочее значение для внутридомовой системы отопления;

— в обратной трубе системы.

  1. Общее количество тепла, потребное для отопления конкретного дома.
  2. Параметры, характеризующие особенности внутридомовой разводки отопления.

Порядок расчета элеватора установлен специальным документом – «Сводом правил по проектированию Минстроя РФ», СП 41-101-95, касающимся именно проектирования тепловых пунктов. В этом нормативном руководстве приведены формулы расчета, но они – достаточно «тяжеловесные», и приводить их в статье – нет особой необходимости.

Те читатели, которых мало интересуют вопросы расчета, могут смело пропустить этот раздел статьи. А тем, кто желает самостоятельно рассчитать элеваторный узел, можно порекомендовать потратить 10 ÷ 15 минут времени, чтобы создать собственный калькулятор, основанный на формулах СП, позволяющий проводить точные подсчеты буквально за считанные секунды.

Создание калькулятора для расчета

Для работы потребуется обычное приложение Excel, которое есть, наверное, у каждого пользователя – оно входит в базовый пакет программ MicrosoftOffice. Составление калькулятора не представит особого труда даже для тех пользователей, которые никогда не сталкивались с вопросами элементарного программирования.

Рассмотрим пошагово:

(если часть текста в таблице выходит за рамки, то внизу есть «движок» для горизонтальной прокрутки)

Иллюстрация Краткое описание выполняемой операции
Откройте новый файл (книгу) в приложении Excel пакета Microsoft Office.
В ячейке А1 наберите текст «Калькулятор для расчета элеватора системы отопления».
Ниже, в ячейке А2 набираем «Исходные данные».
Надписи можно «поднять», изменяя жирность, размер или цвет шрифта.
Ниже расположатся строки с ячейками для ввода исходных данных, на основании которых и будет проводиться расчет элеватора.
Заполняем текстом ячейки с А3 по А7:
А3 – «Температура теплоносителя, градусы С:»
А4 – «в подающей трубе тепловой централи»
А5 – «в обратке тепловой централи»
А6 – «необходимая для внутридомовой системы отопления»
А7 – «в обратке системы отопления»
Для наглядности можно пропустить строку, а ниже, в ячейку А9 вносим текст «Необходимое количество тепла для системы отопления, кВт»
Пропускаем еще строку, и в ячейку А11 впечатываем «Коэффициент сопротивления системы отопления дома, м».
Чтобы текст из столбца А не находил на столбец В, куда будут в дальнейшем вноситься данные, столбец А можно раздвинуть на необходимую ширину (показано стрелкой).
Область ввода данных, от А2-В2 до А11-В11 можно выделить и сделать заливку цветом. Так она будет отличаться от другой области, где будут выдаваться результаты вычислений.
Пропускаем еще одну строку и вводим в ячейку А13 «Результаты расчета:»
Можно выделить текст другим цветом.
Далее, начинается самый ответственный этап. Помимо ввода текста в ячейки столбца А, в рядом стоящие ячейки столбца В вписываются формулы, в соответствии с которыми и будут проводиться расчеты.
Формулы следует переносить в точности, как это будет указано, безо всяких лишних пробелов.
Важно: формула вводится в русской раскладке клавиатуры, за исключением имен ячеек – они вводятся исключительно в латинской раскладке. Для того, чтобы не ошибиться с этим, в приведенных примерах формул имена ячеек будут выделены жирным шрифтом.
Итак, в ячейке А14 набираем текст «Температурный перепад тепловой централи, градусов С». в ячейку В14 вносим следующее выражение
=(B4-B5)
И осуществлять ввод, и контролировать его правильность удобнее в строке формул (зеленая стрелка).
Пусть вас не смущает то, что в ячейке В14 сразу появилось какое-то значение (в данном случае «0», синяя стрелка), просто программа сразу отрабатывает формулу, опираясь пока на пустые ячейки ввода.
Заполняем следующую строку.
В ячейке А15 – текст «Температурный перепад системы отопления, градусов С», а в ячейке В15 – формула
=(B6-B7)
Следующая строка. В ячейке А16 – текст: «Необходимая производительность системы отопления, куб.м/час».
Ячейка В16 должна содержать следующую формулу:
=(3600*B9)/(4,19*970*B14)
Появится сообщение об ошибке, «деление на ноль» — не обращаем внимания, это просто оттого, что не внесены исходные данные.
Идем ниже. В ячейке А17 – текст: «Коэффициент смешения элеватора».
Рядом, в ячейке В17 – формула:
=(B4-B6)/(B6-B7)
Далее, ячейка А18 – «Минимальный напор теплоносителя перед элеватором, м».
Формула в ячейке В18:
=1,4*B11*(СТЕПЕНЬ((1+B17);2))
Не сбейтесь с количеством скобок – это важно
Следующая строка. В ячейке А19 текст: «Диаметр горловины элеватора, мм».
Формула в ячейке В18 следующая:
=8,5*СТЕПЕНЬ((СТЕПЕНЬ(B16;2)*СТЕПЕНЬ(1+B17;2))/B11;0,25)
И последняя строка расчётов.
В ячейке А20 вводится текст «Диаметр сопла элеватора, мм».
В ячейке В20 – формула:
=9,6*СТЕПЕНЬ(СТЕПЕНЬ(B16;2)/B18;0,25)
По сути, калькулятор готов. Можно только его несколько «модернизировать, чтобы он был удобнее в работе, и не было риска случайно удалить формулу.
Для начала, выделим область от А13-В13 до А20-В20, и зальем ее другим цветом. Кнопка заливки показана стрелкой.
Теперь выделяем общую область с А2-В2 по А20-В20.
В выпадающем меню «границы» (показано стрелкой) выбираем пункт «все границы».
Наша таблица получает стройное обрамление линиями.
Теперь нужно сделать так, чтобы значения вручную можно было ввести только лишь в те ячейки, которые для этого предназначены (чтобы не стереть или не нарушить случайно формулы).
Выделяем диапазон ячеек от В4 до В11 (красные стрелки). Заходим в меню «формат» (зеленая стрелка) и выбираем пункт «формат ячеек» (синяя стрелка).
В открывшемся окне выбираем последнюю вкладку – «защита» и в окошке «защищаемая ячейка» убираем галочку.
Теперь вновь идем в меню «формат», и выбираем в нем пункт «защитить лист».
Появится небольшое окошко, в котором останется всего лишь нажать кнопку «ОК». Предложение ввести пароль просто игнорируем – в нашем документе такая степень защиты не нужна.
Теперь можно быть уверенным, что никакого сбоя не будет – для изменения открыты только лишь ячейки в столбце В в области ввода значений.
При попытке внести хоть что-нибудь в любые другие ячейки появится окно с предупреждением о невозможности такой операции.
Калькулятор готов.
Осталось лишь сохранить файл. – и он всегда будет готов к проведению расчета.

Провести подсчет в созданном приложении – не составляет никакого труда. Достаточно лишь заполнить известными значениями область ввода – дальше программа все рассчитает в автоматическом режиме.

  • Температуру подачи и «обратки» в тепловой централи можно узнать в ближайшем к дому теплопункте (котельной).
  • Требуемая температура теплоносителя во внутридомовой системе в большей мере зависит от того, какие теплообменные приборы установлены в квартирах.
  • Температура в трубе «обратки» системы чаще всего принимается равной аналогичному показателю в централи.
  • Потребность дома в общем притоке тепловой энергии зависит от количества квартир, точек теплообмена (радиаторов), особенностей здания – степени его утепленности, объема помещений, количества общих теплопотерь и т.п. Обычно эти данные рассчитываются заблаговременно еще на стадии проектирования дома или при проведении реконструкции системы его отопления.
  • Коэффициент сопротивления внутреннего контура отопления дома рассчитывается по отдельным формулам, с учетом особенностей системы. Однако, не будет большой ошибкой взять и усредненные значения, приведенные в таблице ниже:

Типы многоквартирных жилых домов Значение коэффициента, м
Многоквартирные дома старой постройки, с контурами отопления из стальных труб, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах. 1
Дома, введенные в эксплуатацию или в которых проведен капитальный ремонт в период до 2012 года, с установкой полипропиленовых труб на систему отопления, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах 3 ÷ 4
Дома, введенные в эксплуатацию либо после капитального ремонта в период после 2012 года, с установкой полипропиленовых труб на систему отопления, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах. 2
То же самое, но с установленными приборами регулировки температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах 4 ÷ 6

Проведение расчетов и подбор нужной модели элеватора

Попробуем калькулятор в действии.

Допустим, что температура в подающей трубе тепловой централи – 135, а в обратной – 70 °С. Планируется поддерживать в системе отопления дома температуру в 85 °С, на выходе – 70 °С. Для качественного обогрева всех помещений необходима тепловая мощность в 80 кВт. По таблице определено, что коэффициент сопротивления равен «1».

Подставляем эти значения в соответствующие строки калькулятора, и сразу же получаем необходимые результаты:

После внесения исходных данных сразу получаем готовый результат

В итоге имеем данные для подбора нужной модели элеватора и условия для его корректной работы. Так, получена требуемая производительность системы – количество теплоносителя, прокачиваемого в единицу времени, минимальный напор водяного столба. И самые основные величины – это диаметры сопла элеватора и его горловины (смесительной камеры).

Диаметр сопла принято округлять до сотых долей миллиметра в меньшую сторону ( в данном случае – 4,4 мм). Минимальное значение диаметра должно быть 3 мм – в противном случае сопло просто будет быстро забиваться.

Калькулятор позволяет и «поиграть» значениями, то есть посмотреть, как они будут изменяться при изменении исходных параметров. Например, если температура в теплоцентрали понижена, скажем, до 110 градусов, то это повлечет и другие параметры узла.

Изменение любого исходного параметра сразу дает и изменение результатов вычислений

Как видно, диаметр сопла элеватора уже составляет 7,2 мм.

Это дает возможность выбора устройства с наиболее приемлемыми параметрами, с определенным диапазоном регулировок, или же комплекта сменных сопел для конкретной модели.

Имея рассчитанные данные, уже можно обратиться к таблицам предприятий-изготовителей подобного оборудования для выбора требуемого варианта исполнения.

Обычно в этих таблицах, помимо рассчитанных величин, приводятся и другие параметры изделия – его габариты, размеры фланцев, масса и пр.

Для примера – водоструйные стальные элеваторы серии 40с10бк:

Основные линейные параметры струйного элеватора

Фланцы: 1 – на входе, 1—1 – на врезке трубы из «обратки», 1—2 – на выходе.

2 – входной патрубок.

3 – съемное сопло.

4 – приемная камера.

5 – смесительная горловина.

7 – диффузор.

Основные параметры сведены в таблицу – для удобства выбора:

Номер
элеватора
Размеры, мм Масса,
кг
Примерный
расход воды
из сети,
т/ч
dc D D1 D2 l L1 L
1 3 15 110 125 125 90 110 425 9,1 0,5-1
2 4 20 110 125 125 90 110 425 9,5 1-2
3 5 25 125 160 160 135 155 626 16,0 1-3
4 5 30 125 160 160 135 155 626 15,0 3-5
5 5 35 125 160 160 135 155 626 14,5 5-10
6 10 47 160 180 180 180 175 720 25 10-15
7 10 59 160 180 180 180 175 720 34 15-25

При этом производитель допускает самостоятельную замену сопла с нужным диаметром в определенном диапазоне:

Модель элеватора, № Возможный диапазон смены сопла, Ø мм
№1 min 3 мм, max 6 мм
№2 min 4 мм, max 9 мм
№3 min 6 мм, max 10 мм
№4 min 7 мм, max 12 мм
№5 min 9 мм, max 14 мм
№6 min 10 мм, max 18 мм
№7 min 21 мм, max 25 мм

Подобрать требуемую модель, имея на руках результаты расчета – не представит особого труда.

При монтаже элеватора или при проведении профилактических работ следует обязательно учитывать, что от правильности установки и целостности деталей напрямую зависит эффективность работы узла.

Так, конус сопла (стакан) должен быть установлен строго соосно с камерой смешения (горловиной). Сам стакан в посадочное гнездо элеватора должен входить свободно, чтобы была возможность его извлечения для ревизии или замены.

При проведении ревизий следует обращать особое внимание на состояние поверхностей отделов элеватора. Даже наличие фильтров не исключает абразивного воздействия жидкости, плюс к этому никуда не деться от эрозийных процессов и коррозии. Сам рабочий конус должен иметь отполированную внутреннюю поверхность, ровные, неизношенные края сопла. При необходимости производится его замена на новую деталь.

Сопла элеватора нуждаются в периодической ревизии и замене

Несоблюдение таких требований влечет снижение КПД узла и падение давления, необходимого для циркуляции теплоносителя во внутридомовой разводке отопления. Кроме того, износ сопла, его загрязнение или слишком большой диаметр (существенно выше расчётного), приведут к появлению сильных гидравлических шумов, которые по трубам отопления будут передаваться в жилые помещения здания.

Элеваторный узел с автоматической регулировкой

Конечно, система отопления дома с простейшим элеваторным узлом – далеко не образец совершенства. Она весьма тяжело поддается регулировке, которая требует разборки узла и замены инжекторного сопла. Поэтому оптимальным вариантом видится, все же, модернизация с установкой регулируемых элеваторов, позволяющих изменять параметры смешения теплоносителя в определенном диапазоне.

А как регулировать температуру в квартире?

Температура теплоносителя во внутридомовой сети может быть избыточна для отдельно взятой квартиры, например, если в ней используются «теплые полы». Значит, потребуется установка собственного оборудования, которое поможет поддерживать степень нагрева на нужном уровне.

Варианты, как подключить теплые полы к отоплению – в специальной статье нашего портала.

И напоследок – видео с компьютерной визуализацией устройства и принципа действия элеватора отопления:

АУУ

Схема элеваторного узла отопления

В любой здании, в том числе и в частном доме, присутствует несколько систем жизнеобеспечения. Одна из них – это отопительная система. В частных домах могут использоваться разные системы, которые выбираются в зависимости от размеров постройки, количества этажей, особенностей климата и других факторов. В данном материале мы подробно разберем, что представляет собой тепловой узел отопления, как он работает и где используется. Если у вас уже стоит элеваторный узел, то вам будет полезно узнать про дефекты и способы их устранения.

Так выглядит современный элеваторный узел. Здесь изображен агрегат с электроприводом. Также встречаются другие виды этого изделия.

Простыми словами, тепловой узел представляет собой комплекс элементов, служащих для соединения тепловой сети и потребителей тепла. Наверняка у читателей возник вопрос, можно ли установить этот узел самостоятельно. Да, можно, если вы умеете читать схемы. Мы рассмотрим их, причем одна схема будет разобрана подробно.

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.

Распределительные устройства

Элеваторный узел со всей своей обвязкой можно представить как нагнетательный циркуляционный насос, который под определенным давлением подает теплоноситель в отопительную систему.

Если на объекте несколько этажей и потребителей, то самое верное решение – распределение общего потока теплоносителя каждому потребителю.

Для решения таких задач предназначена гребенка для системы отопления, которая имеет другое название – коллектор. Это устройство можно представить в виде емкости. В емкость с выхода элеватора втекает теплоноситель, который затем вытекает через несколько выходов, причем с одинаковым напором.Следовательно, гребенка распределительная системы отопления позволяет отключение, регулировку, ремонт отдельных потребителей объекта без остановки работы контура отопления. Наличие коллектора исключает взаимное влияние ответвлений системы отопления. При этом давление в батареях отопления соответствует давлению на выходе элеватора.

Особенности монтажа и проверка

Монтаж элеваторного узла

Стоит сразу отметить, что установка и проверка работы элеваторного узла и системы отопления — это прерогатива представителей обслуживающей компании. Делать это жильцам дома категорически запрещено. Однако знания схемы элеваторных узлов центральной системы отопления рекомендуется.

При проектировании и монтаже учитываются характеристики входящего теплоносителя

Также принимаются во внимание разветвленность сети в доме, количество приборов отопления и температурный режим работы. Любой автоматический элеваторный узел для отопления состоит из двух частей

  • Регулировка интенсивности потока входящий горячей воды, а также замеры ее технических показателей — температуры и напора;
  • Непосредственно сам смесительный узел.

Основной характеристикой является коэффициент смешивания. Это отношение объемов горячей и холодной воды. Данный параметр является результатом точных расчетов. Он не может быть константой, так как зависит от внешних факторов. Установка должна выполняться строго по схеме элеваторного узла системы отопления. После этого делается точная настройка. Для уменьшения погрешности рекомендуется максимальная нагрузка. Таким образом температура воды в обратной трубе будет минимальной. Это является необходимым условием для точного регулирования работы автоматической задвижки.

Через определенный промежуток времени необходимы плановые проверки работы элеваторного узла и системы отопления в целом. Точный порядок действий зависит от конкретной схемы. Однако можно составить общий план, в который входят следующие обязательные процедуры:

  • Проверка целостности труб, запорной арматуры и приборов, а также соответствие их параметров паспортных данным;
  • Юстировка датчиков температуры и давления;
  • Определение потерь давления во время прохождения теплоносителя через сопло;
  • Вычисление коэффициента смещения. Даже для самой точной схемы отопления элеваторного узла со временем происходит износ оборудования и трубопроводов. Эта поправка обязательно учитывается при настройке.

После выполнения этих работ автоматический элеваторный узел центрального отопления должен опечатываться, чтобы предотвратить постороннее вмешательство.

Нельзя применять самодельные схемы элеваторных узлов для центральных систем отопления. В них зачастую не учитываются важнейшие характеристики, что может не только снизить эффективность работы, но и стать причиной аварийной ситуации.

Клапан трехходовой

При необходимости разделить поток теплоносителя между двумя потребителями применяется клапан трехходовой для отопления, который может работать в двух режимах:

  • постоянный режим;
  • переменный гидрорежим.

Трехходовой кран устанавливается в тех местах контура отопления, где может возникнуть необходимость разделить или полностью перекрыть поток воды. Материал крана – сталь, чугун или латунь. Внутри крана находится запорное устройство, которое может быть шаровым, цилиндрическим или конусным. Кран напоминает тройник и в зависимости от подключения трехходовой клапан на системе отопления может работать как смеситель. Пропорции смешивания можно менять в широких пределах.

Применяется шаровой кран в основном для:

  1. регулировки температуры теплых полов;
  2. регулировки температуры батарей;
  3. распределения теплоносителя на два направления.

Существуют два типа трехходовых кранов – запорные и регулировочные. В принципе они практически равнозначны, но запорными трехходовыми кранами труднее плавно регулировать температуру.

  • Как залить воду в открытую и закрытую систему отопления?
  • Популярный напольный газовый котел российского производства
  • Как грамотно спустить воздух из радиатора отопления?
  • Расширительный бачок для отопления закрытого типа: устройство и принцип действия
  • Газовый двухконтурный настенный котёл Навьен: коды ошибок при неисправности

Рекомендуем к прочтению

Расширительный бачок для отопления закрытого типа: устройство и принцип действия Запорная арматура на отопление: виды и характеристики Коллектор отопления: устройство оборудования и особенности монтажа Расширительный бак для отопления: типы и популярные виды

2016–2017 — Ведущий портал по отоплению. Все права защищены и охраняются законом

Копирование материалов сайта запрещено. Любое нарушение авторских прав влечет за собой юридическую ответственность. Контакты

Устройство и принцип работы элеватора отопления

В точке входа трубопровода тепловых сетей, обычно в подвале, в глаза бросается узел, который соединяет трубы подачи и «обратки». Это элеватор — смесительный узел для отопления дома. Изготовляется элеватор в виде чугунной или стальной конструкции снабженной тремя фланцами. Это обычный элеватор отопления принцип работы его основан на законах физики. Внутри элеватора находится сопло, приемная камера, смесительная горловина и диффузор. Приемная камера соединяется с «обраткой» с помощью фланца.Перегретая вода поступает на вход элеватора и проходит в сопло. Вследствие сужения сопла скорость потока увеличивается, а давление уменьшается (закон Бернулли). В область пониженного давления подсасывается вода из «обратки» и смешивается в смесительной камере элеватора. Вода уменьшает температуру до нужного уровня и одновременно уменьшается давление. Элеватор работает одновременно как циркуляционный насос и смеситель. Таков вкратце принцип работы элеватора в системе отопления здания или сооружения.

Схема теплового узла

Регулировку подачи теплоносителя осуществляют узлы элеваторные отопления дома. Элеватор – основной элемент теплового узла, нуждается в обвязке. Регулировочное оборудование чувствительно к загрязнениям, поэтому в обвязку входят грязевые фильтры, которые подключаются к «подаче» и «обратке».

В обвязку элеватора входят:

  • грязевые фильтры;
  • манометры (на входе и выходе);
  • термодатчики (термометры на входе элеватора, на выходе и на «обратке»);
  • задвижки (для проведения профилактических или аварийных работ).

Это самый простой вариант схемы для регулировки температуры теплоносителя, но она часто используется как базовое устройство теплового узла. Базовый узел элеваторный отопления любых зданий и сооружений, обеспечивает регулировку температуры и давления теплоносителя в контуре.

Преимущества его применения для отопления больших объектов, домов и высоток:

  1. безотказность, благодаря простоте конструкции;
  2. низкая цена монтажа и комплектующих деталей;
  3. абсолютная энергонезависимость;
  4. существенная экономия потребления теплоносителя до 30%.

Но при наличии бесспорных преимуществ использования элеватора для систем отопления следует отметить и недостатки применения этого прибора:

  • расчет делается индивидуально для каждой системы;
  • нужен обязательный перепад давления в системе отопления объекта;
  • если элеватор нерегулируемый, то невозможно изменить параметры контура отопления.

Элеватор с автоматической регулировкой

В настоящее время созданы конструкции элеваторов, в которых при помощи электронной регулировки можно изменять сечение сопла. В таком элеваторе имеется механизм, который перемещает дроссельную иглу. Она меняет просвет сопла и в результате меняется расход теплоносителя. Изменение просвета меняет скорость движения воды. В результате изменяется коэффициент смешивания горячей воды и воды из «обратки», чем достигается изменение температуры теплоносителя в «подаче». Теперь понятно, зачем в системе отопления нужно давление воды.

Элеватор регулирует подачу и давление теплоносителя, а его давление движет поток в контуре отопления.

Как работает тепловой пункт с элеваторным узлом смешения

Элеваторные узлы смешения устанавливают в тепловых пунктах зданий, которые подключены к тепловой сети работающей в режиме с качественным регулированием на «перегретой» воде.

Качественное регулирование предполагает изменение температуры воды поступающей в систему отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, при постоянном расходе воды циркулирующей в ней.

«Перегретой» вода считается, если она поступает из тепловой сети с температурой, превышающей необходимую для подачи в систему отопления.

Например, тепловая сеть может работать по графику 150/70, 130/70 или 110/70, а система отопления рассчитана на график 95/70. Температурный график 150/70 предполагает, что при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева это -22°С) температура на вводе тепловых сетей в дом должна быть равной 150°C, а уйти в тепловую сеть должна с температурой 70°C, при этом в дом рассчитанный на график 95/70 эта вода должна попасть с температурой 95°C.

Элеваторный узел смешивает поток воды из подачи тепловой сети с температурой 150°C и поток воды вышедший из системы отопления с температурой 70°C, — в результате смешения на выходе из элеватора получается поток с температурой 95°C, который подаётся в систему отопления.

Как происходит смешение

В камере смешения элеваторного узла расположен конфузор «сопло / конус» разгоняющий поток перегретой воды. При повышении скорости потока давление в нём понижается (это свойство описано законом Бернулли) на столько, что становится несколько ниже давления в обратном трубопроводе. Разница давлений между камерой смешения и обратным трубопроводом приводит к перетеканию теплоносителя через перемычку «сапог элеватора» из обрата в подачу.

В камере смешения образуется смесь двух потоков с уже требуемой температурой, но давлением ниже давления обратного трубопровода. Смесь поступает в диффузор элеватора, в котором скорость потока понижается, а давление повышается над давлением обратного трубопровода. Повышение давления составляет не более 1,5 м.вод.ст, что и накладывает на элеваторные узлы ограничения в применении для систем отопления с высоким гидравлическим сопротивлением.

1 Дешёвый и простой

2 Не требует обслуживания

3 Не зависит от электрической сети

Недостатки элеваторных узлов смешения

1 Не совместим с автоматическими регуляторами, поэтому нормативно запрещена их совместная установка.

2 Создаёт располагаемый напор на вводе в систему отопления не более 1,5м.вод.ст., что исключает установку элеваторных тепловых пунктов в зданиях системы отопления которых оборудованы радиаторными термостатическими клапанами.

3 Элеваторный узел обладает постоянным коэффициентом смешения, что не позволяет подать в систему отопления теплоноситель необходимой температуры, при недогреве в тепловой сети.

4 Слишком высокая чувствительность к располагаемому напору на вводе тепловой сети. Снижение располагаемого напора относительно расчётного значения ведёт к снижению объёмного расхода воды циркулирующего в системе отопления, что в свою очередь приводит к разбалансировке системы и останове дальних стояков/ветвей.

5 Для работы элеватора разница давлений между подающим и обратным трубопроводом должна превышать 15 м.вод.ст.

Где установлены тепловые пункты с элеваторными узлами?

Практически все системы отопления введённые в эксплуатацию до 2000 года оборудованы тепловыми пунктами с элеваторными узлами.

Где можно применять элеваторные ИТП?

В настоящее время для всех проектируемых и реконструируемых жилых и административных зданий, обязательно применение автоматического регулирования в тепловом пункте. Применение же элеваторных узлов совместно с автоматическими регуляторами запрещено нормативно.

Элеваторные узлы могут устанавливаться лишь на объектах где нет необходимости в автоматическом управлении системой отопления, располагаемый напор (разница давлений между подающим и обратным трубопроводом) на вводе стабилен и превышает 15 м.вод.ст, для работы подключённой системы отопления достаточно перепада давлений между подачей и обратом в 1,5м.вод.ст, а система отопления работает с постоянным расходом и не оборудована автоматическими регуляторами.

Элеваторный узел отопления что это такое и как работает

Элеваторный узел отопления

Сегодня невозможно представить свою жизнь без отопления. Еще в прошлом столетии самым популярным было печное.

В наше время его используют не многие. Самым главным недостатком печного отопления является холодный пол. Весь воздух поднимается вверх, и, таким образом, пол не обогревается.

Технический прогресс продвинулся далеко вперед. И теперь самым выгодным и популярным является система водяного отопления. Безусловно, для обеспечения комфорта в доме, тепло имеет огромное значение.

В не зависимости от того квартира это, или частный дом. Однако нужно помнить, что вид обогрева зависит именно от типа и категории жилища. В частных домах устанавливают индивидуальное отопление.

Но большинство жителей квартир все еще пользуются услугами централизованной отопительной системы, которая требует не меньшего внимания.

Элеваторный узел является одним из главных составляющих системы. Однако не многие знают о том, какие функции он выполняет. Давайте рассмотрим его функциональное предназначение.

Пример реализации схемы 1 АУУ

Принципиальная схема автоматизированного узла управления при достаточном располагаемом перепаде давления на вводе

(P1 — P2 > 6 м вод. ст.) для температуры до АУУ t = 95—70 °С

Современный мир уже давно не может обходиться без инновационных технологий. Нет ни одной технологии или системы, в которой бы не применялись революционные решения. Система отопления не стала исключением. Это обуславливается тем, что это довольно значимая технология, которая призвана обеспечить комфортное существование.

По понятным причинам, при проектировании дома отводится особое внимание. Издавна дома строились от печки, то есть сначала возводилась печь, а потом она обрастала стенами и потолком

Это делалось не просто так, за это нужно сказать «спасибо» нашему климату.

Начиная от средней полосы нашей просторной страны и заканчивая далеким Сахалином, большую часть года властвует довольно некомфортная температура. Столбик термометра колеблется от +30 до -50 градусов.

По причине довольно сложного температурного резонанса, система отопления так же важна, как и электроснабжение. Раньше грамотный печник, который умел сделать правильную печь, ценился на уровне кузнеца. Ведь нужно правильно рассчитать размер топки, диметр дымохода, к тому же печь должна была быть многофункциональной:

  • в ней готовили пищу;
  • она отапливала помещение;
  • разогревала воду;
  • служила небольшим спальным местом.

Вот почему строительство печи было делом сложным и трудоемким. У нее должна была быть достаточная тяга для того, чтобы все продукты сгорания не попадали в комнату. Но при всем этом, она должна была быть экономной.

Сегодня принципиально мало что изменилось. Основные функции и требования к отопительной системе остались те же:

  • экономия;
  • максимальная эффективность;
  • многофункциональность;
  • простота конструкции;
  • качество и долговечность;
  • минимальные затраты на эксплуатацию;
  • безопасность.

Первым источником тепла для человека служил огонь. Да и сейчас его актуальность не потеряла своего значения. Самым примитивным способом обогрева было развести костер, который давал защиту от хищников, низких температур, служил источником света.

Далее, с течением времени, человечество стало укрощать дар Гермеса. Появились печи, строились они обычно из глины и камней. Позже с прогрессированием технологий стали использовать керамический кирпич. И именно тогда и появились первые .

Стальные печи появились намного позже, они обусловили становление стального века. Топливом для печей служил уголь, дрова, торф. С газификацией городов печи стали . И все это время человек стремился усовершенствовать систему отопления.

Основные правила устройства контура тёплого водяного пола

Водяной теплый пол нагревает поверхность финишного покрытия опосредовано через бетонную стяжку, толщина которой составляет 5 см. При правильном устройство под этой стяжкой имются такие элементы:

  • водяная и паровая защита из полиэтиленовой пленки;
  • черновая бетонная стяжка толщиной доя 15 см;
  • теплоизолирующий слой из фольгированного утеплителя.

Кроме того, поверх греющей стяжки укладывается еще один слой паровой и водяной защиты.

Регистр водяного теплого пола раскладывается на расстоянии 50 см между коленами и не ближе 20 см до стен. Один конец трубы выводится от котла через узел подмеса, второй — обратка, подключается к нему же перед котлом.

Раскладка регистра водяного теплого пола

Устройство в стяжку предполагает использование труб без стыков, что возможно только при использовании пластиковых или металлопластиковых труб. Стык это слабое местом трубопровода, а при необходимости ремонта придется демонтировать стяжку.

Узлы

Котел – это сердце системы. Он преобразует либо электрическую энергию, либо углеводородное топливо в тепловую энергию. Именно в его компетенции разогревать теплоноситель, дабы через него передать тепло до места назначения.

Различают котлы по потребляемому топливу:

Газовое отопление в доме

  • газовые котлы;
  • котлы на жидком топливе (дизельное топливо или керосин).

Устанавливать котлы обязательно нужно в хорошо вентилируемом помещении. В случае газового топлива, должен быть проект подключения, и он должен состоять на контроле подшефной газовой службе.

Котлы на требуют определенный запас горючей жидкости для полноценного функционирования. Самым экономичным котлом является котел на газу.

Бойлер – выполняет задачи по нагреву воды, которая по водопроводу попадет в краны и смесители. Так как основной теплоноситель циркулирует в замкнутой системе и имеет плохое качество, а в последнее время вместо воды в качестве теплоносителя используют антифриз, поэтому напрямую через котел теплая вода не идет. Она нагревается в специальном резервуаре, который имеет связь с котлом.

Таким образом, чистая вода никак не смешивается с технологической водой. Нагрев происходит через стенки трубопроводов, которые опоясывают внутренний контур резервуара. В сборе этот резервуар и есть бойлер.

Циркуляционные насосы предназначены для создания направленного движения теплоносителя по трубопроводам. Появление насосов обусловило появление все более усложненной системы отопления. Дома стали многоэтажными, контуров стало более одного и естественный (конвекционный) ток воды по трубопроводам стал неэффективен.

С применением циркуляционных насосов распределение тепла по комнатам стало значительно лучше, диаметр трубопроводов значительно уменьшился. К тому же, при использовании теплого пола с жидкостным обогревом, установка циркуляционного насоса становится жизненно необходимым.

Трубопроводы служат путепроводами для жидкости, которая переносит тепло от источника до потребителя. Они должны выдерживать большие температуры до 80 градусов, и при этом должны выдерживать давление, создаваемое насосами. Их стенки обязаны долгое время создавать минимальное сопротивление току теплоносителя, тем самым достигается экономия на электроэнергию. Ведь насосы работают на электричестве.

Радиаторы замыкают технологический процесс по обогреву помещения. Они рассеивают по нему тепло, которое пришло от котла с теплоносителем.

Систему отопления следует резервировать. При выходе из строя котла, на время его ремонта или замены, должен быть резервный источник тепла. Он должен предотвратить расхолаживание всего дома.

Что такое элеватор отопления

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.

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:

Здесь:

  • 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:

Здесь:

  • 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.

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.

Выбор и расчет элеватора

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

Введение

1. Обоснование и выбор машины

2. Описание конструкции машины

3. Описание работы элеватора

4. Расчет производительности

5. Расчет мощности

6. Кинематическая схема привода

7. Техника безопасности

8. Техническое обслуживание

Заключение

Список использованных источников

Введение

Элеватор — машина непрерывного действия, транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Представляет собой вертикальный ленточный (или цепной) конвейер с ковшами, за счёт непрерывного перемещения которых осуществляется подъём материала. Различают элеваторы ковшовые, полочные, люлечные. Как правило, конвейер помещают в прямоугольной трубе. Ковшовые элеваторы предназначены для подъёма по вертикали или крутому наклону (более 60°) насыпных грузов (пылевидных, зернистых, кусковых), полочные и люлечные элеваторы — для вертикального подъёма штучных грузов (деталей, мешков, ящиков и т. п.) с промежуточной погрузкой-разгрузкой. Ковшовые элеваторы используются в металлургии, машиностроении, химическом и пищевом производствах, на обогатительных фабриках и зернохранилищах, а полочные и люлечные — на предприятиях различных отраслей промышленности, базах, в магазинах, а также на складах, в том числе в вид подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.

Преимуществами элеваторов являются сохранность транспортируемого груза, простота конструкции, надежность при эксплуатации, возможность создания герметичного и звукоизолирующего кожуха, обеспечивающего защиту окружающей среды от пыли и шума, малые габаритные размеры в поперечном направлении, возможность подачи груза на значительную высоту (до 200 м), большой диапазон производительности (до 1000 т/ч). К недостаткам относятся имеющие место отрывы ковшей при перегрузках и необходимость равномерной подачи груза.

1. Обоснование и выбор машины

По типу тягового элемента различают ленточные и цепные с одной или двумя цепями элеваторы, а по направлению перемещения — вертикальные и наклонные. Последние имеют обратную ветвь, свободно свисающую или поддерживаемую.

Применяют ленты конвейерные резинотканевые и резинотросовые такого же типа, как для ленточных конвейеров. Ковши крепят к ленте болтами со специальной головкой; чтобы головки болтов не мешали прохождению ленты на барабанах, в задней стенке ковша делают соответствующие углубления. Чтобы исключить скопление частиц груза между задней стенкой ковша и лентой, применяют резиновые прокладки или накладки, привулканизированные к ковшу или ленте.

Ширина ленты должна быть на 25 — 150 мм больше ширины ковша; число прокладок в ленте определяют из тягового расчета, исходя из прочности ленты. Ленты рассчитывают так же, как и ленты ленточных конвейеров, но с учетом их ослабления отверстиями для болтов крепления ковшей.

Если для соединения ленты используют металлические элементы (коэффициент прочности стыка Кст = 0,4…0,5 то такой стык получается равнопрочным по сечению, ослабленному креплением ковшей, и тогда дополнительного учета ослабления не требуется.

Для надежного крепления ковшей лента должна иметь не менее четырех прокладок.

Выбор ленты или цепи для элеватора обусловливается его производительностью, высотой подъема и характеристикой груза. Резинотканевая лента по сравнению с цепью имеет большую скорость и меньше изнашивается при транспортировании абразивных грузов, однако для нее характерны меньшие тяговое усилие и прочность крепления ковшей. Поэтому ленты применяют преимущественно в быстроходных элеваторах для транспортирования пылевидных, порошкообразных и мелкокусковых насыпных грузов малой и средней плотности, которые не оказывают большого сопротивления при загрузке зачерпыванием. Цепи применяют преимущественно при большой производительности, значительной высоте подъема, для перемещения тяжелых кусковых, а также горячих грузов, транспортирование которых на резинотканевой ленте недопустимо из-за вредного их воздействия.

Для перемещения абразивных грузов используют, по возможности, ленточные элеваторы, поскольку цепи в среде абразивных грузов быстро изнашиваются. Применение резинотросовой ленты позволяет значительно увеличить тяговое усилие и высоту элеватора. Как ленточные, так и цепные элеваторы делают с расставленными и сомкнутыми ковшами.

У наклонных элеваторов рабочая ветвь движется по опорным роликам, у цепных — по направляющим путям.

По способу загрузки и разгрузки элеваторы разделяют на быстроходные с разгрузкой главным образом под действием центробежной силы и тихоходные под действием силы тяжести груза.

По расположению ковшей на тяговом элементе различают элеваторы с расставленными ковшами и сомкнутыми. К ленте ковш всегда прилегает и крепится задней стенкой.

Основные параметры ковша — геометрические размеры (ширина В, вылет L и высота H) и объем. Конструкция ковша определяется свойствами транспортируемого груза и способами загрузки и разгрузки ковшей. ГОСТ 2036 — 77 для вертикальных элеваторов предусмотрены четыре типа ковшей: глубокие (рисунок 1, а), мелкие (рисунок 1, б) со скругленным (цилиндрическим) днищем и ковши с бортовыми направляющими с остроугольным (рисунок 1, в) и скругленным (рисунок 1, г) днищем. Известно также применение трапецеидальных ковшей увеличенного объема и других ковшей специальных конструкций. В наклонных элеваторах преимущественное распространение нашли ковши с бортовыми направляющими с остроугольным и закругленным днищем, а также трапецеидальные ковши увеличенного объема.

Глубокие ковши имеют пологий обрез передней кромки и повышенную глубину; применяют их для сухих, легкосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных грузов (например, зерна, песка, земли, мелкого угля и т. п.). При креплении глубоких ковшей боковыми стенками к двум цепям (рисунок 1, а, вариант 3) и при свободной самотечной разгрузке с отклонением обратной ветви в глубоких ковшах можно транспортировать и некоторые насыпные грузы плохой сыпучести (например, сажу, шламовую известь и т. п.).

Мелкие ковши (рисунок 1, б) имеют крутой обрез передней кромки и малую глубину, что способствует лучшему опорожнению при разгрузке, поэтому их применяют для транспортирования влажных и слеживающихся плохосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных грузов.

Наличие цилиндрического днища у глубоких и мелких ковшей также способствует их лучшему опорожнению и уменьшает возможность прилипания частиц груза к днищу.

Известен опыт применения попеременно по секциям расставленных ковшей с дном и без дна для обеспечения лучшей разгрузки ковшей при транспортировании плохосыпучих грузов. В секции два-три ковша не имеют сомкнутого дна, затем идет стандартный ковш со сплошным дном и т. д. На вертикали в ковше без дна груз удерживается силами внутреннего сцепления своих частиц и страхуется ковшом со сплошным дном, а на разгрузке — полностью выгружается.

Глубокие и мелкие ковши применяют только на элеваторах с расставленными ковшами. Изготовляют их из листовой стали толщиной 1 — 6 мм сваркой или штамповкой, иногда отливают из ковкого чугуна; известно также изготовление ковшей из пластмассы (волокнита, стекловолокна) и из резины. Для предохранения от быстрого изнашивания на передней (черпающей) стенке ковша приваривают или прикрепляют заклепками накладки из твердой стали.

Ковши с бортовыми направляющими и остроугольным днищем (рисунок 1, в) применяют на тихоходных цепных элеваторах для транспортирования самых различных насыпных грузов — пылевидных, зернистых и кусковых. Для ковшей с бортовыми направляющими любого типа характерно только сомкнутое расположение на цепи или ленте. У обезвоживающих элеваторов ковши имеют отверстия для стока воды.

В зарубежной практике известно применение ковшей шириной до 1600 мм.

Рисунок 1 — варианты крепления глубокого ковша к ленте или цепи..

Основные параметры стационарных вертикальных ковшовых элеваторов общего назначения установлены ГОСТ 2036 — 77 , а наклонных ГОСТ 12864 — 69 .

По виду транспортируемого груза (речной песок, ? = 1500 кг/м3), по производительности элеватора (Q = 90 куб.м/час) выбираем ленточный быстроходный элеватор ЛГ — 650 с скругленными ковшами и центробежной разгрузкой.

2. Описание конструкции машины

Ковшовый элеваторы представляет собой замкнутое полотно с тяговым органом, огибающим приводной и натяжной барабаны (звёздочки), и прикрепленными к нему ковшами. Несущей и ограждающей частью элеватора является стальной сварной кожух с загрузочным и разгрузочным патрубками. Привод имеет электродвигатель, редуктор, муфты и останов, предотвращающий обратное движение полотна. На элеваторах применяется винтовое или грузовое натяжное устройство. Скорость движения полотна тихоходных элеваторов до 1 м/сек, быстроходных до 4 м/сек. Подача ковшовых элеваторов 5 — 500 м3/ч, высота подъёма Н не превышает 60 м. Основными параметрами ковшовых элеваторов являются ширина ВК, высота h, вылет А, полезная (до кромки передней стенки) вместимость ковша и расстояние (шаг) между ковшами aк. Быстроходные элеваторы имеют расставленные глубокие и мелкие ковши, для которых aк = (2,5-3) h, a в качестве тягового органа — конвейерную резинотканевую ленту или короткозвенную цепь.

Привод элеваторов редукторный, размещается в верхней части элеватора.

Для ленточных элеваторов диаметр приводного барабана Z > g определяют в зависимости от способа разгрузки ковшей проверяют по числу прокладок i в ленте и в соответствии с ГОСТ 2036 — 77 принимают из следующего ряда размеров: 250, 320, 400, 500, 630, 800 и 1000 мм. Барабаны, как правило, имеют фрикционную футеровку. Для элеваторов с пластинчатыми цепями согласно ГОСТ 2036 — 77 приводные звездочки должны иметь 5 — 20 зубьев. Для элеваторов с круглозвенными цепями применяют фрикционный привод и приводные блоки с ободом, имеющим гладкую фасонную выемку, или же звездочки со вставными зубцами; их диаметр выбирают из ряда нормальных диаметров барабанов и звездочек. Валы приводного барабана или звездочки вращаются в самоустанавливающихся подшипниках качения. Для предохранения от самопроизвольного обратного движения тягового элемента с ковшами при остановке элеватора приводы снабжают стопорными устройствами (остановами). В качестве последних применяют бесшумные храповые и роликовые остановы, устанавливаемые на валу приводного барабана (звездочки) или размещаемые в упругой муфте между электродвигателем и входным валом редуктора. В зарубежных конструкциях между двигателем и редуктором устанавливают гидромуфту. У элеваторов тяжелого типа в качестве останова используют также электромагнитный тормоз. В кожухе головки элеватора выполняют люки с герметичными дверцами для осмотра и ремонта.

Натяжное устройство. Применяют винтовое пружинно-винтовое или грузовое натяжные устройства; последнее может быть с непосредственным воздействием груза на вал натяжного барабана или звездочки или рычажное. Выбор типа натяжного устройства зависит от типа тягового элемента и привода и высоты элеватора. Элеваторы с круглозвенными цепями снабжают грузовыми устройствами.

Натяжное устройство размещают на валу нижнего барабана (или звездочки) и крепят к боковым стенкам башмака элеватора. Ход натяжного устройства составляет 200 — 500 мм. Для ленточных элеваторов натяжной барабан выполняют с решетчатым ободом для устранения налипания на него груза. Натяжной барабан (или звездочки) имеет обычно такой же диаметр, как и приводной.

Кожух. Нижняя часть кожуха («башмак») элеватора может быть с высоким и низким расположением загрузочного носка. Высокий носок с днищем под углом 60° к горизонту применяют при транспортировании влажных плохосыпучих грузов, а низкий (с днищем под углом 45°) — для сухих хорошо сыпучих грузов. Для обслуживания и ремонта «башмак» имеет в боковых стенках люки с герметичными дверцами. Средние секции кожуха элеватора изготовляют из листовой стали толщиной 2 _ 4 мм и для жесткости окантовывают уголками в продольном направлении и по торцовым сечениям. Высота секций 2 — 2,5 м; соединяют секции друг с другом болтами, для герметичности стыков применяют прокладки.

Кожух является силовым каркасом элеватора, воспринимающим статические и динамические нагрузки. Для направления движения ходовой части в средних секциях кожуха элеватора устанавливают направляющие устройства.

3. Описание работы элеватора

Загрузка ковшей производится либо зачерпыванием груза из нижней части кожуха элеватора, либо засыпанием груза в ковши. Практически ковши наполняют тем и другим способом одновременно при преимущественном преобладании одного из них. Наполнение ковшей зачерпыванием применяется в ленточных и цепных элеваторах с расставленными ковшами при транспортировании сухих хорошо сыпучих, пылевидных и мелкокусковых насыпных грузов (например, угольной пыли, фрезерного торфа, зерна, цемента, земли, песка, опилок, дробленого угля, фосфоритной муки и т. п.), черпание которых не создает значительных сопротивлений и может происходить при повышенной скорости движения ковшей (0,8-4 м/с).

Разгрузка ковшей бывает центробежная, самотечная свободная и самотечная направленная. При центробежной разгрузке ковши разгружаются главным образом под действием центробежной силы, возникающей во время прохождения ковшей через барабан (или звездочку). Транспортируемый груз выпадает непосредственно в разгрузочный патрубок кожуха элеватора. Для соблюдения условия центробежной разгрузки и исключения просыпания груза необходимо правильно выбрать частоту вращения приводного барабана и расположение разгрузочного патрубка элеватора в верхней части кожуха.

Центробежную разгрузку применяют для быстроходных (преимущественно ленточных, реже — цепных) элеваторов с расставленными ковшами при транспортировании легкосыпучих пылевидных, зернистых и мелкокусковых насыпных грузов. Скорость движения ковшей элеваторов принимают обычно 1 — 4 м/с. Расстояние между ковшами в быстроходных элеваторах выбирают таким, чтобы выброшенные из ковша частицы груза не попадали на впереди идущий ковш.

4. Расчет производительности

Для транспортирования речного песка был выбран элеватор ЛГ — 650 с скругленными ковшами. Средний коэффициент заполнения ковшей ? = 0,8 , рекомендуемая скорость ленты

? = 1,25 — 2 м/с.

Плотность транспортируемого груза . расчетная производительность элеватора . высота подъема груза Н = 20 м. режим работы трехсменный.

Необходимая погонная вместимость ковша, л:

Необходимая вместимость ковша:

Из таблицы 12.7 выбираем скругленный ковш вместимостью i0 = 6,4 л, шаг ковшей 400 мм.

При объемной производительности элеватора 90 куб.м/час и соответствующим шагом ковшей из таблицы 12.3 выбираем ширину ковшей Вк = 650 мм и ширину ленты Вл = 700 мм.

Из таблицы 4.3 выбираем конвейерную ленту общего назначения типа 3 с тяговыми прокладками прочностью 55 Н/м. максимально допустимая рабочая нагрузка тяговой прокладки кр = 6 Н/м.

Погонная масса груза, кг/м:

Толщина конвейерной ленты:

Погонная масса ковшей, кг/м:

Погонная масса ленты, кг/м:

Погонная масса ходовой части конвейера, кг/м:

Сопротивление зачерпыванию груза, Н:

5. Расчет мощности

Мощность на приводном валу элеватора, кВт:

Окружное усилие на приводном барабане, Н:

Максимальное усилие в ленте, Н:

Где ef a тяговый фактор, равный 1,87.

Необходимое число тяговых прокладок в ленте:

В расчете принято число тяговых прокладок 3 (минимальное для данного типа ленты). Согласно таблице 12.3 , принимаем диаметр приводного барабана D=630 мм и проверяем его по условию:

Проверяем выполнение условия обеспечения центробежной разгрузки ковшей:

,

что незначительно отличается от принятого диаметра приводного барабана. Можно считать, что условие соблюдается.

Выполним уточненный тяговый расчет элеватора методом обхода по контуру. Обход начинается от точки 1 где натяжение F1 = Fmin.

Рисунок 2 — Схема для тягового расчета.

Натяжение в точке 2

Натяжение в точке 3

Натяжение в точке 4

Решая совместное уравнение для F3 и F4, из формулы

с учетом условия

F1= Fmin=1000 Н

При этом

Тяговая сила на приводном барабане

Мощность на приводном валу элеватора

Необходимая мощность двигателя

при КПД 2-х ступенчатого зубчатого редуктора ?=0,96.

Частота вращения приводного барабана

Требуемое передаточное число привода

Из табл. .4.2 выбираем ближайший больший по мощности редуктор типа Ц2-400 с передаточным числом uр=24,9 и мощностью на быстроходном валу Рр=27,8 кВт.

Исходя из принятого передаточного числа, уточняем скорость ленты:

что соответствует требованиям, изложенным в параграфе 12.2 .

По формуле уточняем производительность конвейера

что больше заданной производительности в допустимых пределах.

Для выбора соединительной муфты между двигателем и редуктором определяем номинальный крутящий момент двигателя

С учетом кратности пускового момента выбранного двигателя ?п=1 принимаем расчетный момент муфты

Из табл. III. 5.6 выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с номинальным крутящим моментом Тм=250 Н·м, наибольшим диаметром D=140 мм.

Момент инерции муфты Im=6.6*10-3 кг/м2.

Момент инерции на валу двигателя при торможении

Выбираем тормоз ТКГ-160 с наибольшим тормозным моментом 100 Н·м, который устанавливается на муфте между электродвигателем и редуктором. Масса тормоза 21 кг. диаметр тормозного шкива 160 мм.

6. Кинематическая схема привода

Рисунок 3 — Кинематическая схема привода.

1 — электродвигатель

2 — муфта соединительная

3 — редуктор цилиндрический

4 — муфта предохранительная

5 — приводной барабан

7. Техника безопасности

Для предохранения элеватора от самопроизвольного обратного движения под действием весе груза при выключении двигателя привод снабжают стопорным устройством, допускающим движение только в одном направлении. Чаще всего для этой цели используют роликовые или храповые остановы. Иногда элеваторы снабжают электромагнитными стопорными тормозами.

Чтобы не повредить ходовую часть элеватора и кожух при обрыве тягового элемента, на элеваторах ковши по боковым стенкам соединяются стальными канатами, идущими без натяжения и удерживающими ковши от падения при обрыве ленты. Одновременно с этим на натяжных барабанах устанавливают реле скорости, выключающее электродвигатель при обрыве тягового элемента.

8. Техническое обслуживание

В процессе эксплуатации элеваторов отрабатываются головки труб, подшипники качения и валы, ленты, цепи, барабаны, звездочки, ковши, а также детали редукторов и электродвигателей.

Ремонт кожухов ботинок и головок осуществляют благодаря их замене или наложением заплат с дальнейшим сваркой. Щели в трубах, устраняют нанесением шпатлевки, различные отверстия — наложением заплат из тонколистовой стали с приваркой сплошным швом. Люки и дверки исправляют, устанавливают на них новые прокладки. Из-за незначительного износа лент небольшие местные повреждения можно исправить обшивкой кромок ленты шпагатом или наложением небольших патчей. Из-за значительного износа ленты ее заменяют новой или вставляют участок с новой ленты. В поломанной цепи подлежат замене отдельные ее звенья или валики, которые вышли из строя, втулки.

Ремонт отдельных изношенных и деформированных ковшей делают исправлением и точечной сваркой. Неисправные ковши заменяют через натяжной люк. Затягивание элеваторных болтов, обеспечивающих крепление ковшей к ленте, должно быть плотным и равномерным. Отремонтированы транспортные устройства обкатывают сначала вручную, а затем с включенным электродвигателем за установленных ограждений муфт, приводных ремней в течение четырех часов. Во время испытания устраняют усадки и задевание ленты и ковшей за стенки труб, головки и ботинки.

Заключение

В данной курсовой работе был рассчитан ковшовый элеватор. Выбрана толщина и тип ленты, марка и количество тяговых прокладок, погонная масса ленты, толщина конвейерной ленты, погонная масса ковшей, погонная масса ходовой части конвейера, сопротивление зачерпыванию груза, мощность на приводном валу элеватора, максимальное усилие в ленте, диаметр приводного барабана, необходимая мощность двигателя. Был выбран двигатель 4А180М4У3, редуктор типа Ц2-400, втулочно-пальцевая муфта, тормоз марки ТКГ-160, который устанавливается на муфте между электродвигателем и редуктором.

Список использованных источников

1. ГОСТ 2036 — 77. Элеваторы ковшовые вертикальные. Технические условия. — Взамен ГОСТ 2036 — 66. — М.: Изд-во стандартов, 1977. — 12 с.

2. Кузьмин А.В. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов ПТМ . Минск. Высшая школа.: 1983. — 350 с.

3. ГОСТ 12864-69. Элеваторы ковшовые наклонные транспортирующие — М.: Изд-во стандартов, 1969. — 6 с.

4. Спиваковский А.О. , Дьячков В.К. «Транспортирующие машины», М: Машиностроение, 1983.

Размещено на Allbest.ru

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *