Смесительные узлы

В качестве смесительных устройств на абонентских вводах применяются водоструйные насосы, или элеваторы и центробежные насосы. Выбор типа смесительного устройства зависит от величины потерь давления в системе отопления. Если потери давления не превышают 15 кПа (1.5 м вод.ст.), то применяют элеваторы. При больших потерях давления применяют насосы.

Рис.11.3. Схема элеватора

На рис.11.3 показана схема элеватора (эжектора). Через сопло 1 протекает горячая вода со значительной скоростью. В камеру всасывания подается охлажденная вода. Вокруг струи, вытекающей с большой скоростью из сопла, создается область пониженного давления. Поэтому вода из обратного трубопровода перемещается в камеру всасывания. В горловине движется смесь горячей и холодной воды с довольно высокой скоростью. В диффузоре за счет расширения потока падает скорость и растет давление. За счет разности давлений на конце диффузора и в камере всасывания создается циркуляционное давление. Максимальный коэффициент полезного действия достигает 43 %.

Обозначим через коэффициенты скорости сопла, камеры смешения, диффузора и входного участка камеры смешения, соответственно; – площади выходного сечения сопла и сечения камеры смешения; - площадь сечения инжектируемого потока во входном сечении камеры смешения; – коэффициент смешения (инжекции); – расходы рабочей и инжектируемой воды, соответственно.

Характеристика элеваторов описывается уравнением

. (11.15)

Максимальный перепад давления, который может создать струйный насос при u =0, есть

. (11.16)

При малом струйный – насос высоконапорный, но при этом коэффициент инжекции мал. При увеличении напор падает, но растет коэффициент инжекции.

Выбор основных параметров производится следующим образом.

1. Определяется оптимальный диаметр камеры смешения. Плотность воды в элеваторе принимают равной =975 кг/м³.

, (11.17)

где S _c– сопротивление системы отопления.

2. Из серийно выпускаемых элеваторов подбирается аппарат с d ₃, ближайшим к .

3. Определяется диаметр выходного сечения сопла.

. (11.18)

Значение n зависит от d ₁: , поэтому вначале принимают , находят d ₁, уточняют n и т.д.

4. Определяют перепад давления рабочего потока в сопле элеватора

, (11.19)

где – сопротивление сопла элеватора.

. (11.20)

Здесь – площадь выходного сечения сопла. Перепад давления в системе отопления есть

, . (11.21)

Из (11.15), (11.19) и (11.20) получается формула для расчета коэффициента инжекции

. (11.22)

Здесь ; ;

.

Таким образом, коэффициент инжекции зависит только от геометрических размеров элеватора (f ₃ и f _р1) и сопротивления сети и не зависит от перепада давления в сопле элеватора . При постоянном сопротивлении системы отопления const, изменение вызывает пропорциональное изменение расхода воды V _р, а коэффициент инжекции u при этом не меняется.

Режим работы элеватора можно определить графически (см.рис.11.4). По (11.15) стоят характеристики элеватора при различных и характеристику сети по (11.21).

В (11.22) только c зависит от площади выходного сечения сопла f р1. При увеличении f р1 растет c и коэффициент инжекции u. Регулирование площади сечения сопла осуществляется иглой. При снижении отопительной нагрузки игла вдвигается в сопло элеватора, площадь сечения сопла уменьшается. В результате уменьшается расход сетевой воды

Рис.11.4. Графическое определение режима работы элеватора

через сопло, но одновременно растет коэффициент инжекции. Поэтому расход воды через систему отопления уменьшается медленнее, чем расход сетевой воды через сопло элеватора.

В системах теплоснабжения при высокой температуре воды давление в выходном сечении сопла и входном сечении камеры смешения может оказаться ниже давления насыщения, что приводит к возникновению кавитации. При кавитация в струйных насосах снижение давления за кавитационным сечением не приводит к увеличению давления. Происходит запирание потока – скорость паровой фазы равна местной скорости звука. При отсутствии кавитации давление в выходном сечении сопла равно давлению в приемной камере p _н. При отсутствии

кавитации уменьшение давления в приемной камере p н сопровождается увеличением расхода воды через сопло (см.рис.11.5). При этом – парабола abd. Если при температуре t р и некотором давлении p р в приемной камере p н =p р.к в выходном сечении сопла возникает кавитация, то при дальнейшем снижении давления в приемной камере

Рис.11.5. Зависимость расхода через сопло от

давления в приемной камере элеватора

давление в выходном сечении сопла не меняется. Расход при этом тоже постоянен (линия bc на рис.11.5). При более низкой температуре рабочей воды перед соплом кавитационный режим наступает при меньшем давлении в приемной камере. При этом расход воды будет больше: (т. d на рис.11.5).

ЛИТЕРАТУРА

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети.–М.: Энергоиздат, 1982.–360с.

2. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/В.И.Манюк, Я.И.Каплинский, Э.Б.Хиж и др.-М.: Стройиздат, 1988.–432с.

3. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я. Производственные и отопительные котельные.–М.: Энергоатомиздат, 1984.–248с.

4. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления: Справочник/Ю.М. Кострикин, Н.А. Мещерский, О.В. Коровина.–М.: Энергоатомиздат, 1990.–254с.

5. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в промышленности/Н.А.Семененко, Л.И.Куперман, С.А.Романовский и др.–Киев: "Вища школа", 1979.–296с.

6. Соснин Ю.П., Бухаркин Е.Н. Высокоэффективные газовые контактные водонагреватели.–М.: Стройиздат, 1985.–328с.

7. Лебедев В.И., Пермяков Б.А. Расчет и проектирование теплогенерирующих установок систем теплоснабжения.–М.: Стройиздат, 1991.

Дата добавления: 2014-12-07