Элеваторный узел: чертёж и расчёт
Элеватор — водоструйный насос, который в элеваторном узле снижает температуру сетевой воды до допустимой для системы отопления и обеспечивает циркуляцию теплоносителя во внутреннем контуре. На чертеже элеватора видны сопло, приемная камера, камера смешения (горловина) и диффузор. Сетевая вода разгоняется в сопле, подсасывает остывшую воду из обратной линии, и смесь поступает в отопительные приборы.
В каталоге: Все модели раздела «Элеваторы и узлы», Элеватор №0, Элеватор №1, Элеватор №2
Содержание
- Устройство и принцип действия
- Схема обвязки элеваторного узла
- Расчет элеватора
- Развернутый порядок расчета
- Элементы схемы обвязки и их назначение
- Что проверить на чертеже и в паспорте
- Типовые неисправности и их признаки
- Таблица типоразмеров элеваторов
- Типовые ошибки подбора и монтажа
- Контроль монтажа и документация
- Оборудование и связанные разделы
Устройство и принцип действия
Водоструйный элеватор работает по принципу инжекции: перегретая вода из подающего трубопровода проходит через сопло, скорость потока возрастает, давление в приемной камере падает. За счет разрежения в камеру смешения подсасывается обратная вода из системы отопления. В горловине потоки перемешиваются, а в диффузоре кинетическая энергия преобразуется в давление, необходимое для преодоления гидравлического сопротивления отопительного контура. Элеватор не имеет движущихся частей, но его коэффициент смешения фиксирован геометрией сопла и горловины.
Схема обвязки элеваторного узла
Расчет элеватора
Подбор элеватора начинают с определения коэффициента смешения u = (τ1 − τ3) / (τ3 − τ2), где
- τ1 — температура в подающем трубопроводе сети;
- τ3 — температура воды, поступающей в систему отопления;
- τ2 — температура в обратном трубопроводе.
Затем по расходу сетевой воды G (т/ч) и потерям напора в системе отопления h (м) вычисляют диаметр горловины по формуле Соколова: dг = 8,5·(G²·(1+u)²/h)^0,25 мм. Полученное значение округляют до ближайшего стандартного: №1 (15 мм), №2 (20 мм), №3 (25 мм), №4 (30 мм), №5 (35 мм), №6 (47 мм), №7 (59 мм). Располагаемый напор перед элеватором должен быть не менее H ≈ 1,4·h·(1+u)². Диаметр сопла подбирают под фактический располагаемый напор: слишком большое сопло ведет к перерасходу сетевой воды и перегреву — слишком малое, к недогреву. Сопло, сменная деталь, его можно заменить при изменении режима.
Развернутый порядок расчета
Расчет выполняют в несколько этапов, последовательно уточняя каждый параметр.
1. Исходные данные.
Для расчета нужны: тепловая нагрузка системы отопления, температурный график тепловой сети (τ1 и τ2), температура воды на входе в систему отопления τ3, гидравлическое сопротивление системы отопления h (м вод. ст.) и располагаемый напор на вводе в тепловой пункт.
2. Коэффициент смешения.
Вычисляют по формуле u = (τ1 − τ3) / (τ3 − τ2). Величина u показывает, сколько килограммов охлажденной воды из обратного трубопровода подмешивается к одному килограмму сетевой воды из подачи. Чем выше τ1 и чем ниже τ3, тем больше требуется обратной воды и тем выше u.
3. Расход сетевой воды.
Определяют G (т/ч) исходя из тепловой нагрузки и разности температур τ1 − τ2. Расход через сопло элеватора равен G; расход воды в системе отопления составит G·(1+u).
4. Диаметр горловины.
Вычисляют по формуле dг = 8,5·(G²·(1+u)²/h)^0,25 мм. Здесь G — расход сетевой воды (т/ч); h — потери напора в системе отопления (м). Полученное значение dг округляют до ближайшего стандартного диаметра горловины из ряда: 15, 20, 25, 30, 35, 47, 59 мм, выбирая соответствующий номер элеватора.
5. Проверка располагаемого напора.
Требуемый напор перед элеватором вычисляют как H ≈ 1,4·h·(1+u)². Если фактический располагаемый напор на вводе меньше H, работа элеватора с расчетным коэффициентом смешения невозможна, потребуется корректировка u или выбор другого решения.
6. Подбор сопла.
Диаметр сопла рассчитывают под фактический располагаемый напор. Сопло относится к сменным деталям: при изменении температурного графика или сопротивления системы его заменяют, не меняя весь элеватор. Слишком большое сопло увеличивает расход сетевой воды и вызывает перегрев обратного трубопровода; слишком малое ограничивает циркуляцию и ведет к недогреву системы.
Элементы схемы обвязки и их назначение
Каждый элемент элеваторного узла выполняет строго определенную функцию.
Запорная арматура на подающем и обратном трубопроводах
Позволяет отключить узел от тепловой сети для ремонта или промывки без слива всей системы.
Грязевик на подающем трубопроводе
Устанавливается перед элеватором по стрелке на корпусе. Задерживает песок, окалину и другие взвеси, предотвращая засорение сопла. Засор сопла даже мелкой частицей останавливает циркуляцию в системе отопления.
Грязевик на обратном трубопроводе
Защищает от загрязнений, поступающих из системы отопления, и устанавливается перед узлом учета, если он предусмотрен проектом.
Манометры до и после элеватора
Показывают давление в подающем трубопроводе и давление смеси после элеватора. По разности показаний контролируют располагаемый напор и напор, создаваемый элеватором.
Термометры на подаче и обратке
Измеряют τ1, τ3 и τ2. Без них невозможно проверить фактический коэффициент смешения и оценить правильность подбора сопла.
Сам элеватор
Водоструйный насос, состоящий из сопла, приемной камеры, горловины и диффузора. Обеспечивает подмешивание обратной воды и циркуляцию в отопительном контуре.
Что проверить на чертеже и в паспорте
При анализе чертежа элеваторного узла проверяют: соответствие номера элеватора и диаметра горловины расчетным значениям; наличие и правильность установки грязевиков (на подаче перед элеватором, на обратке, по проекту); наличие манометров и термометров в точках, позволяющих измерить τ1, τ3, τ2 и напоры; соосность сопла и горловины; направление потока через грязевики по стрелке на корпусе; отсутствие запорной арматуры между баком и гидрозатвором (если гидрозатвор предусмотрен схемой).
В паспорте элеватора контролируют: номер элеватора, диаметр горловины и диаметр установленного сопла; рабочие давления и температуры; материал корпуса и сопла; данные гидравлических испытаний. Для заказа оборудования заполняют опросный лист с указанием тепловой нагрузки, температурного графика, диаметров трубопроводов и допустимых потерь давления.
Типовые неисправности и их признаки
Засорение сопла.
Признак: резкое падение расхода воды в системе отопления, снижение температуры в подающем трубопроводе после элеватора, шум в узле. Причина: попадание взвесей из-за отсутствия или неисправности грязевика. Устраняют очисткой или заменой сопла.
Износ сопла и горловины.
Признак: постепенное снижение коэффициента смешения, недогрев системы при неизменных параметрах сети. Причина: эрозия поверхностей под действием высокоскоростного потока. Требуется замена сопла или всего элеватора.
Несоответствие диаметра сопла располагаемому напору.
Признак при завышенном диаметре, перегрев обратного трубопровода, повышенный расход сетевой воды; при заниженном, недогрев системы, низкая температура смеси τ3. Устраняют заменой сопла на расчетный диаметр.
Подсос воздуха через неплотности.
Признак: шум, вибрация, неравномерный прогрев отопительных приборов, скопление воздуха в верхних точках системы. Причина: неплотности в приемной камере или на всасывающей линии обратного трубопровода.
Нарушение соосности сопла и горловины.
Признак: шум, вибрация, снижение напора после элеватора. Возникает при некачественном монтаже или деформации опор. Требуется выверка положения элеватора.
Таблица типоразмеров элеваторов
| Модель | Диаметр горловины, мм |
|---|---|
| Элеватор №7 | 59 |
| Элеватор №6 | 47 |
| Элеватор №5 | 35 |
| Элеватор №4 | 30 |
| Элеватор №3 | 25 |
| Элеватор №2 | 20 |
| Элеватор №1 | 15 |
Типовые ошибки подбора и монтажа
Контроль монтажа и документация
После монтажа элеваторного узла проводят опрессовку. Узел крепят на кронштейнах, проверяют соосность сопла и горловины. В паспорте элеватора указывают номер, диаметр горловины, диаметр сопла, рабочие давления и температуры.
Оборудование и связанные разделы
Все модели раздела «Элеваторы и узлы» · Элеватор №0 · Элеватор №1 · Элеватор №2
Вопросы и ответы
Что такое элеваторный узел отопления?
Элеваторный узел: часть теплового пункта, в которой водоструйный элеватор понижает температуру сетевой воды до требуемой для системы отопления и обеспечивает циркуляцию теплоносителя за счет инжекции обратной воды. В состав узла входят запорная арматура, грязевики, манометры и термометры.
Как рассчитать элеватор для системы отопления?
Расчет ведется по коэффициенту смешения u = (τ1 − τ3) / (τ3 − τ2) и расходу сетевой воды. Диаметр горловины вычисляют по формуле dг = 8,5·(G²·(1+u)²/h)^0,25 мм, затем округляют до стандартного номера. Диаметр сопла подбирают под фактический располагаемый напор.
Из чего состоит элеваторный узел?
Элеваторный узел включает водоструйный элеватор (сопло, приемная камера, камера смешения, диффузор), грязевики на подающем и обратном трубопроводах, манометры, термометры и запорную арматуру. В сборных узлах УТЭ могут быть дополнительные элементы по проекту.
Какие бывают типовые схемы обвязки элеваторного узла?
Типовая схема: грязевик на подаче перед элеватором, грязевик на обратке, манометры до и после элеватора, термометры на магистралях, запорные краны. Для зависимых систем возможна установка регуляторов, но принцип инжекции сохраняется.