C. Расширительный бак.

Теплоноситель циркулирует в гидравлической сети, которая представляет собой замкнутый объем конечных размеров, при изменении температуры теплоносителя объем его изменяется: при повышении температуры - увеличивается, при понижении температуры - уменьшается. Так как увеличение объема ограничено замкнутым пространством, то при повышении температуры происходит увеличение внутреннего гидростатического давления, что может привести к разрушению элементов гидравлической сети. Особенно “критичными” являются места соединений трубопроводов. Для компенсации увеличения объема в системе должен быть предусмотрен расширительный бак. Расширительные баки бывают открытыми, сообщающимися с атмосферой, закрытыми без мембраны с регулируемым избыточным давлением, закрытыми с мембраной.

Расширительный бак в замкнутой гидравлической системе выполняет следующие функции:

· Воспринимает излишки воды (увеличение объема), образующиеся при ее нагревании;

· Возмещает убыль воды в системе (уменьшение объема) при ее охлаждении;

· Поддерживает постоянство давления в «нулевой» точке гидравлической системы (точке подключения расширительного бака), в том числе гидростатическое давление при отключении насосов, чтобы не допустить «ухода» воды из верхних точек системы;

· Поддерживает избыточное давление в гидравлической системе в определенном диапазоне давлений от минимального до максимального значения;

· Сигнализирует об уровне воды в системе и управляет работой подпиточных насосов;

· Через открытый расширительный бак излишки воды удаляются в канализацию;

· Открытый расширительный бак может выполнять функцию воздухоотделителя и воздухоотводчика.

На практике наибольшее применение нашли закрытые расширительные баки с воздушной или газовой «подушкой». Баки герметичны, что способствует уменьшению коррозии в трубопроводной магистрали и элементах системы при ее эксплуатации; обеспечивают в широком диапазоне переменное давление. Применение закрытых расширительных баков уменьшает стоимость монтажа, так как не требуется установка баков в верхних точках системы.

Закрытый расширительный бак с мембраной представляет собой стальной цилиндрический сосуд, разделенный на две части резиновой мембраной, в одной части которой под определенным давлением находится газ (обычно азот), другая часть соединяется с гидравлической системой и заполняется водой, см. Рис. 16.

Рис.16. Схема мембранного расширительного бака.

В нерабочем состоянии мембрана находиться в положении - а), при заполнении гидравлической системы теплоносителем мембрана находится в промежуточном положении - б), при нагревании жидкости увеличивается ее объем и мембрана прогибается до положения - в). Если объем расширительного бака выбран меньше, чем необходимо, то давление в низших точках системы может превысить максимально допустимое. При понижении температуры теплоносителя давление в высших точках системы может оказаться ниже максимального необходимого.

Объем закрытого расширительного бака зависит от:

· Объема теплоносителя в гидравлической системе;

· Расчетной температуры и свойств теплоносителя в системе;

· Диапазона изменения давления в системе (от минимального до максимального);

· Давления циркуляционного насоса;

· Места расположения расширительного бака.

C.1. Место расположения расширительного бака в системе выбирается в зависимости от требуемого давления с учетом того, что в точке установки расширительного бака поддерживается постоянство давления, независимо от того работает насос или он отключен. При соединении расширительного бака с трубной магистралью давление в точке «О» определяется согласно Рис.17.

Рис.17. Давление в точке присоединения расширительного бака к магистрали.

Для закрытого расширительного бака с мембраной или без - Рис.17а, для закрытого бака с мембраной - Рис.17б, где: P_а - атмосферное давление; P₁ - давление предварительной настройки бака; h - высота уровня жидкости относительно точки «0»; r - плотность жидкости; P₀ - давление в месте подсоединения бака к магистрали.

На Рис.18 показано, какое давление будет поддерживаться в гидравлической системе до и после насоса: а) - при установке расширительного бака на всасывающей стороне насоса и б) - на нагнетательной стороне насоса при работающем или отключенном насосе.

Рис.18. Давление на всасывающей и нагнетательной стороне насоса в зависимости от места установки расширительного бака.

Когда насос отключен, давление до насоса P₁ и после насосаP₂ равно гидростатическому давлению в точке подключения расширительного бака (точки «0»). Когда насос работает и расширительный бак установлен на всасывающей стороне насоса, давление P₁ равно давлению в точке «0», давление P₂ больше давления в точке «0». При установке расширительного бака на нагнетательной стороне, давление на всасывающей стороне насоса P₁ меньше давления в точке «0». В этом случае требуется расширительный бак больших размеров.

Как правило, в гидравлических системах холодильных станций мембранный расширительный бак рекомендуется устанавливать на всасывании в насосную группу. В качестве агрегатов хорошо себя зарекомендовали мембранные расширительные баки «refix» фирмы «Reflex»,Германия.

Рис.17.

Рис.18 Типичные ошибки при монтаже расширительных мембранных баков.

Полезный объем закрытого расширительного бака определяют по формуле:

V_рб= DV/ [P_пр´(1/ P_мин - 1/ P_макс)]

Где:

DV -приращение объема жидкости в системе при нагревании, м³, определяется как

DV= V_с´(r₁/r₂ - 1)

где r_1, r₂ -плотность жидкости при минимальной и максимальной температуре в системе, кг/ м³

приращение объема жидкости в системе при нагревании иногда выражают через коэффициент объемного расширения теплоносителя:

DV= b´Dt´V_с

где Dt -изменение температуры от минимального до максимального значения в системе ,°C

Dt= t_макс - t_мин

Среднее значение коэффициента объемного расширения воды 0,0006 1/°C. Для гликолиевых растворов коэффициенты объемного расширения определяют по графику в зависимости от концентрации водного раствора.

При работе циркуляционной системы на воде в режиме только охлаждения минимальная температура принимается равной +4°C, максимальная температура -равной температуре окружающего воздуха +35-40°C; при охлаждении и нагревании минимальная температура -+4°C, максимальная -равной расчетной температуре теплоносителя в подающем трубопроводе в режиме отопления. Если применяются незамерзающие растворы в контуре циркуляции через испаритель чиллера при установке агрегата снаружи здания, то минимальная температура принимается равной расчетной температуре наружного воздуха.