Устройство элеватора

Водоструйный элеватор подсасывает охлажденную воду из системы отопления для смешения с высокотемпературной водой из теплосети и передает часть давления, создаваемого сетевым насосом на тепловой станции, в систему отопления для обеспечения циркуляции воды.

1 – сопло; 2 –камера всасывания; 3 – смесительный конус; 4 – горловина; 5– диффузор

Рисунок – Принципиальная схема водоструйного элеватора

Водоструйный элеватор состоит из:

- конусообразного сопла 1, через которое со значительной скоростью протекает высокотемпературная вода при температуре t₁ в количестве G₁;

- камеры всасывания 2, куда поступает охлажденная вода при температуре t₀ количестве G₀;

- смесительного конуса 3 и горловины 4, где происходит смешение и выравнивание скорости движения воды;

- диффузора 5.

В смесительном конусе вокруг струи воды, вытекающей из сопла с высокой скоростью, создается разряжение, под влиянием которого охлажденная вода из обратной линии поступает в камеру всасывания, а затем в смесительный конус, где смешивается с горячей водой. В горловине струя смешанной воды движется с меньшей скоростью, чем в отверстии сопла, но еще со значительной скоростью. В диффузоре при постепенном увеличении площади поперечного сечения по его длине гидродинамическое (скоростное) давление падает, а гидростатическое нарастает. Разность гидростатического давления в конце диффузора и в камере всасывания обеспечивает циркуляцию воды в системе отопления.

Недостатки гидроэлеватора:

1. Низкий КПД, равный примерно 10%. Поэтому разность давлений в наружных тепловых сетях на вводе в здание должна не менее чем в 10 раз превышать циркуляционное давление, необходимое для циркуляции в системе отопления.

2. Прекращение циркуляции воды в системе отопления при аварии в наружной тепловой сети, что ускоряет охлаждение отапливаемых помещений и замерзание воды в системе.

3. Постоянство коэффициента смешения, исключающее местное качественное регулирование (изменение температуры t_г ) системы отопления.

Для устранения последнего недостатка применяют автоматическое регулирование площади отверстия сопла элеватора. Схема водоструйного элеватора «с регулируемым соплом» представлена ниже.

1 – механизм для перемещения регулирующей иглы; 2 – шток регулирующей иглы; 3 – сопло; 4 – регулирующая игла; 5 – камера всасывания; 6 – горловина; 7 - диффузор

Рисунок – Схема водоструйного элеватора с регулируемым соплом

Водоструйные элеваторы различаются по диаметру горловины d_г, например, элеватор №1 имеет d_г=15 мм, №2 – 20 мм и т.д. Для использования одного и того же корпуса элеватора при различном давлении и расходе сопло делают сменным.

Подбор элеватора

Поток охлажденной воды, возвращающейся из системы отопления, делится на два: первый в количестве G₀ направляется к точке смешения, второй в количестве G₁ – в наружный обратный трубопровод.

Отношение двух масс смешивающихся потоков воды - охлажденной G₀ высокотемпературной G₁ называют коэффициентом смешения.

U= ; U= ,

где U – коэффициент смешения;

G₀ – масса охлажденной воды, из системы отопления, направляющейся к

элеватору;

G₁ – масса охлажденной воды, из системы отопления, направляющейся в

теплосеть;

t₁ – температура воды в наружном подающем трубопроводе , ⁰С;

t_г – температура воды, подаваемой в систему отопления , ⁰С;

t₀ – температура охлажденной воды из системы отопления , ⁰С;

Элеватор подбирается по величине коэффициента смешения U и приведенному расходу G_пр., т/ч, по специальной номограмме.

Приведенный расход воды G_пр., т/ч, определяется по формуле

G_пр.= ,

где G_см. – количество воды, циркулирующей в системе отопления

(смешанной), кг/ч;

∆Р_сист. – гидравлическое сопротивление системы отопления, Па.

Количество воды, циркулирующей в системе отопления (смешанной) G_см., кг/ч, определяется по формуле

G_см.= ,

где Q_зд. – теплопотери здания, Вт;

с – удельная массовая теплоемкость воды, кДж/(кг ⁰С).

Конструктивные параметры элеватора можно определить по следующим формулам.

Диаметр горловины d_г, см,

d_г=1.55 ,

где G_см. – количество воды, циркулирующей в системе отопления

(смешанной), т/ч;

∆Р_сист. – гидравлическое сопротивление системы отопления, кПа.

Диаметр сопла d_с, см,

d_с=

Если известен диаметр сопла, можно определить необходимую для действия элеватора разность давлений в наружных теплопроводах на вводе в здание ∆Р_т, кПа, по формуле

∆Р_т= ,

где G₁ – масса высокотемпературной воды, т/ч, из теплосети;

d_с – диаметр сопла, см.

Из формулы видно, что при изменении по какой-либо причине в наружных теплосетях ∆Р_т изменяется и расход G₁, а, следовательно, и расход воды в системе G_см, связанный с расходом G₁ через коэффициент смешения соотношением

G_см=(1+U)G₁

Эти изменения, возникшие при эксплуатации и не предусмотренные расчетом, вызывают разрегулировку системы отопления. Поэтому перед водоструйным элеватором устанавливают регулятор расхода.