Системы отопления

Контроль

Контролирующая организация — опять-таки теплосети.

Что именно они контролируют?

• Несколько раз в течение зимы проводятся контрольные замеры температур и давлений подачи, обратки и смеси
  . При отклонениях от температурного графика расчет элеватора отопления проводится заново с расточкой или уменьшением диаметра сопла. Разумеется, этого не стоит делать в пик холодов: при -40 на улице подъездное отопление может прихватить льдом уже через час после остановки циркуляции.
• В рамках подготовки к отопительному сезону проверяется состояние запорной арматуры
  . Проверка предельно проста: все задвижки в узле перекрываются, после чего открывается любой контрольный вентиль. Если вода из него поступает — нужно искать неисправность; кроме того, в любом положении задвижек у них не должно быть течей по сальникам.
• Наконец, в конце отопительного сезона элеваторы в системе отопления наряду с самой системой проходят испытания на температуру
  . Теплоноситель при отключенной подаче ГВС разогревается до максимальных значений.

Назначение и характеристики

Элеватор отопления охлаждает перегретую воду до расчетной температуры, после этого подготовленная вода попадает в отопительные приборы, которые размещены в жилых помещениях. Охлаждение воды случается в тот момент, когда в элеваторе смешивается горячая вода из подающего трубопровода с остывшей из обратного.

Схема элеватора отопления наглядно показывает, что данный узел способствует увеличению эффективности работы всей отопительной системы здания. На него возложено сразу две функции – смесителя и циркуляционного насоса. Стоит такой узел недорого, ему не требуется электроэнергия. Но элеватор имеет и несколько недостатков:

• Перепад давления между трубопроводами прямого и обратного подавания должен быть на уровне 0,8-2 Бар.
• Нельзя регулировать выходной температурный режим.
• Должен быть точный расчет для каждого компонента элеватора.

Элеваторы широко применимы в коммунальном тепловом хозяйстве, так как они стабильны в работе тогда, когда в тепловых сетях изменяется тепловой и гидравлический режим. За элеватором отопления не требуется постоянно следить, все регулирование заключается в выборе правильного диаметра сопла.

Элеватор отопления состоит из трех элементов – струйного элеватора, сопла и камеры разрежения. Также есть и такое понятие, как обвязка элеватора. Здесь должна применяться необходимая запорная арматура, контрольные термометры и манометры.

Подбор элеватора отопления такого типа обусловлен тем, что здесь коэффициент смешения меняется от 2 до 5, в сравнении с обычными элеваторами без регулирования сопла, этот показатель остается неизменным. Так, в процессе применения элеваторов с регулируемым соплом можно немного снизить расходы на отопление.

Конструкция данного вида элеваторов имеет в своем составе регулирующий исполнительный механизм, обеспечивающий стабильность работы системы отопления при небольших расходах сетевой воды. В конусообразном сопле системы элеватора размещается регулирующая дроссельная игла и направляющее устройство, которое закручивает струю воды и играет роль кожуха дроссельной иглы.

Этот механизм имеет вращающийся от электропривода или вручную зубчатый валик. Он предназначен для перемещения дроссельной иглы в продольном направлении сопла, изменяет его эффективное сечение, после чего расход воды регулируется. Так, можно повысить расход сетевой воды от расчетного показателя на 10-20%, или уменьшить его практически до полного закрытия сопла. Уменьшение сечения сопла может привести к увеличению скорости потока сетевой воды и коэффициента смешения. Так температура воды снижается.

Эффект от установки шайб

После установки шайб расход теплоносителя по трубопроводам тепловой сети снижается в 1,5-3 раза. Соответственно и количество работающих насосов в котельной также уменьшается. Отсюда возникает экономия топлива, электроэнергии, химреагентов для подпиточной воды. Появляется возможность повысить температуру воды на выходе из котельной. Подробнее о наладке наружных тепловых сетей и составе работ см…..Здесь надо дать ссылку на раздел сайта «Наладка тепловых сетей»

Шайбирование необходимо не только для регулирования наружных тепловых сетей, но и для системы отопления внутри зданий. Стояки системы отопления, находящиеся дальше от теплопункта, расположенного в доме, получают горячей воды меньше, здесь в квартирах холодно. В квартирах, расположенных близко к теплопункту, жарко, так как теплоносителя к ним поступает больше. Распределение расходов теплоносителя по стоякам в соответствии с требуемым количеством тепла осуществляется также с помощью расчета шайб и их установки на стояках.

Расчёт ковшового элеватора

Расчёт ковшевого элеватора проводим по методике, изложенной в / /.

Вертикальный ковшовый элеватор производительностью Q= 5 т/ч предназначен для транспортирования зерна, плотность зерна р=700 кг/м3 при высоте подъёма Н=11м.

Подбираем ленточный элеватор с загрузкой черпанием, с центробежной разгрузкой, со скоростью ленты v = 1,7 м/с; ковши глубокие с коэффициентом наполнения ц = 0,8.

Определяем ёмкость ковшей на 1 м тягового элемента по формуле:

i Q_p 5000

— = —— = ——— = 0,002

a 3,6 vp_мц 3,6 1,7 700 0,8

Для полученной ёмкости наиболее подходящими являются ковши типа III с шириной В_к = 280 мм, ёмкостью i =4,2 л с шагом t = 180 мм./ /. После выбора ковшей уточняем скорость. Окончательно v = 2,2 м/с. Ширина ленты В = В_к + 100 =280+ 100 +380 мм.

Полученной величине В соответствует ближайшее значение по стандарту, равное 400 мм.

Масса груза на 1 м тягового элемента будет

Q_p 100

q = —- = —— = 12, 63 кг/м.

3,6 v 3,6 2,2

Рассчитываем предварительную мощность по формуле:

Q_p H q v2

N_пред = —- (А_н + В_н — + С_н — )

367 Q_pН

Величина q принята, исходя из условия, что в нории будут использованы ковши типа III. Коэффициенты А_н= 1,14, В_н= 1,6, С_н = 0,25 — коэффициенты, зависящие от типа ковшовой нории (ленточная с центробежной разгрузкой)

N_пред =(5 30/367) (1,14 + 1,6 13,2/5 + 0,25 2,22/30 ) = 1,136кВт

По рассчитанной величине N_пред определяем максимальное растягивающее усиление в тяговом элементе

1000 N_пред з еfб

S_max = S_нб = ———-

v (еfб — 1)

где з= 0,8 — к.п.д. привода;

б = 180 -угол обхвата приводного барабана

f = 0,20 для чугунного барабана при работе нории во влажной атмосфере.

S_max = S_нб = 1000 1,136 0,8 1, 87/ ( 2,2 0,87) = 8879 Н

Тогда ориентировочное число прокладок z будет

Smax n

z = ——

B K_p

z = 8879 9 / 40 610 = 3,275.

Лента выбрана с прокладками из бельтанита Б-820 с К_р = 610 Н/см , а коэффициент n = 9. Полученное число прокладок округляем до z = 4.

Определяем нагрузки на 1 м, по формуле для ленты хлопчатобумажной

q_л = 1,1 В ( 1,25 z д₁ + д₂)

q_л = 1,1 0,4 (1,5 4 + 3 + 1) =4,4 кг/м.

Масса ковшей на 1 м тягового элемента при массе одного ковша типа III G_к = 1,5 кг будет

G_к 1,5

q_к = — = — = 8,33 кг/м

а 0,18

Отсюда

q’= q + q_л + q_к = 12,63 + 4,4 + 8,33 =25,35 кг/м

холостой ветви

q»= q_л + q_к = 4,4 + 8,33 =12,73 кг/ м.

Тяговый расчёт выполняем в соответствии с расчётной схемой (рис.4.1.). Точкой с минимальным натяжением будет точка 2, т.е. S₂ = S_min.

Сопротивление зачерпыванию определяем по формуле, принимая диаметр нижнего барабана при z= 4 D_б = 0,65 м.

W_з = К_уд q g D_{б ,}

где q— масса груза на 1 м тягового элемента, кг;

К_уд — удельный расход энергии на зачерпывание, К_уд ? (6 ч 10) D_б

D_б — диаметр нижнего барабана.

Тогда

S₃ = о S₂ +W₃ = 1,06 S₂ + К_уд q g D_б = 1,06 S₂ + 8 0,65 12,63 9,81= =1,06 S₂644

S₄ = S₃ + W_3-4 =1,06 S₂ + 644 + q’ g H = 1,06 S₂+ 645 + 9,81 25,36 30= = 1,06 S₂ + 8107

Величину S₁ определяем, обходя контур трассы против движения ленты, т.е.

S₁ = S₂ + W_2-1 = S₂ + q» g H = S₂ + 9,81 12,73 30 = S₂ +3746

Используя выражение S_нб ? S_сб е fб , которое в нашем случае имеет вид S₄ ? 1,84 S₁, получаем величину натяжения в точке 2, равную 608Н. Подставляя найденное значение S₂в записанные выше выражения, определяем S₃=1288Н, S₄ =8751Н, S₁ =4354Н.

Проверка S₃ из условия G_н.у ? 2S с учётом l = 0,075 м, h = 0,16 м и h₁ = 0,1м для данного типа ковша показывает, величина S₃ достаточна для обеспечения предварительного натяжения тягового элемента. По найденному значению S₄ = S_max уточняем величину z = 8751 9 /(40 610) = 3,23 ? 4.

Полученное число прокладок ленты совпадает с предварительно выбранным, поэтому выполнять заново тяговый расчёт не следует.

Определяем диаметр приводного барабана

D_п.б. =125 z = 125 4 = 600 мм

и округляем до значения 630 мм по ГОСТу.

Частота вращения барабана будет

60 v

n = —- = 60 2,2 / (3,14 0,63) = 66,73 об/мин

р D_п.б.

Определяем величину полюсного расстояния

895

h = —- = 895 / 66,732 = 0,2 м

n2

D_п.б.

Величина hпоэтому разгрузка центробежная.

2

Определяем мощность электродвигателя для привода нории, прини-мая к.п.д. передаточного механизма, равным 0,8,

о (S4 +S1) v

N = —— = 1,06 (8751 — 4354) 2,2 / (1000 0,8) = 1121 Вт

1000 з

По величине рассчитанной мощности выбираем электродвигатель АО 72-6-УП мощностью N_д = 1,1 кВт с n_д =980 об/мин.

Этапы шайбирования системы отопления

• Гидравлический расчет системы отопления, расчет шайб
• Разработка рекомендаций по улучшению работы теплопункта, системы отопления
• Установка регулирующих шайб на стояках (эту работу может проводить заказчик самостоятельно)

• Проверка выполнения рекомендованных мероприятий
• Анализ нового установившегося режима после шайбирования системы отопления
• Корректировка размера шайб в местах, где не достигнут требуемый результат (расчетным путем)
• Демонтаж шайб, требующих корректировки, установка новых шайб

На внутренних системах отопления шайбы можно устанавливать и зимой и летом. Проверять их работу – только в отопительный сезон.

Возможные проблемы и неисправности

Несмотря на прочность приборов, иногда элеваторный узел отопления дает сбои. Горячая вода и высокое давление быстро находят слабые места и провоцируют поломки.

Это неизбежно случается, когда отдельные узлы имеют сборку ненадлежащего качества, расчет диаметра сопла выполнен неверно, а также по причине образования засоров.

Шум

Элеватор отопления, работая, может создавать шум. Если такое наблюдается, значит, в выходной части сопла в процессе эксплуатации образовались трещины или задиры.

Причина появления неровностей кроется в перекосах сопла, вызванных подачей теплоносителя под высоким давлением. Такое случается, если избыточный напор не дросселируется регулятором расхода.

Не соответствие температуры

Качественную работу элеватора можно поставить под сомнение и тогда, когда температура на входе и выходе слишком различается с температурным графиком. Скорее всего, причиной тому завышенный диаметр сопла.

Не правильный расход воды

Неисправный дроссель приведет к изменению расхода воды в сравнении с проектным значением.

Такое нарушение легко определить по изменению температуры во входящей и обратной трубопроводных системах. Проблема решается путем ремонта регулятора расхода (дросселя).

Неисправные элементы конструкции

Если схема присоединения отопительной системы к наружной тепловой магистрали имеет независимый вид, то причину некачественной работы элеваторного узла могут вызвать неисправные насосы, водонагревательные узлы, запорная и предохранительная арматура, всевозможные утечки в трубопроводах и оборудовании, неисправность регуляторов.

К основным причинам, негативно влияющим на схему и принцип работы насосов, можно отнести разрушение эластичных муфт в соединениях насоса и валов электродвигателя, износ шарикоподшипников и разрушение посадочных мест под них, образование свищей и трещин на корпусе, старение сальников. Большинство перечисленных неисправностей устраняется ремонтом.

Неудовлетворительная работа водонагревателей наблюдается, когда нарушена герметичность труб, произошло их разрушение либо слипание трубного пучка. Решение проблемы состоит в замене труб.

Засоры

Засоры – это одна из распространенных причин плохого теплоснабжения. Их образование связано с попаданием грязи в систему, когда грязевые фильтры неисправны. Увеличивают проблему и отложения продуктов коррозии внутри труб.

Уровень засорения фильтров можно определить по показаниям манометров, установленных перед фильтром и после него. Значительный перепад давления подтвердит либо опровергнет предположение о степени засоренности. Для прочистки фильтров достаточно отвести грязь через спускные устройства, находящиеся в нижней части корпуса.

Любые неполадки трубопроводов и отопительного оборудования должны устраняться незамедлительно.

Незначительные замечания, не влияющие на работу отопительной системы, в обязательном порядке регистрируются в специальной документации, их включают в план текущих или капитальных ремонтных работ. Ремонт и устранение замечаний происходит в летнее время до начала очередного отопительного сезона.

2 Достоинства и недостатки подобного узла

Элеватор как и любая другая система имеет определённые сильные и слабые стороны.

Большое распространение такого элемента тепловой системы приобрело благодаря целому ряду достоинств,
среди них:

• простота схемы устройства;
• минимальное обслуживание системы;
• долговечность устройства;
• доступная цена;
• независимость от электрического тока;
• коэффициент смешения не зависит от гидро-теплового режима внешней среды;
• наличие дополнительной функции: узел может выполнить роль циркуляционного насоса .

Недостатками данной технологии являются:

• отсутствие возможности проведения регулировки температуры теплоносителя на выходе;
• достаточно трудоёмкая процедура расчёта диаметра насадки-конуса, а также размеров камеры смешения.

У элеватора есть также небольшой нюанс, который касается установки – перепад давления между подающей линией и обратной должен находится в пределах 0,8-2 атм.

2.1
Схема подключения элеваторного узла к отопительной системе

Системы отопления и горячего водоснабжения (ГВС) являются в некоторой степени взаимосвязанными. Как говорилось выше, для отопительной системы необходима температура воды до 95°С, а в ГВС –на уровне 60-65 °С. Поэтому здесь также требуется использование элеваторного узла.

В любом здании, подключенном к централизованной отопительной сети (или котельной), имеется элеваторный узел. Основная функция этого устройства заключается в понижении температуры теплоносителя с одновременным увеличением объема прокачиваемой воды в домовой системе.

Задание Расчет ленточного ковшового элеватора с решением

Рассчитать ленточный ковшовый элеватор для транспортировки сыпучих кормов по следующим характеристикам:

Материал: овес;

Высота элеватора: 15 метров;

Производительность: 30 т/ч.

Расчет.

Для подъема овса, согласно рекомендациям, может быть принят ленточный тяговый орган с расставленными глубокими ковшами с центробежной разгрузкой. (: табл 7.7)

Скорость движения ленты принимаем V=2,5 м/с

Согласно рекомендациям проф. Н. К. Фадеева, для быстроходных элеваторов с центробежной разгрузкой. Диаметр барабана

Dб=0,204*V2=0,204*2,52=1,28 м

Принимаем диаметр приводного барабана Dб=1000мм прил. LXXXVII). концевой барабан принимаем такого же диаметра.

Частота вращения барабана:

nб===47,8 мин-1

Полюсное расстояние

Поскольку б (радиус барабана), то имеет место центробежная разгрузка, что соответствует ранее заданному условию.

Погонная емкость ковшей:

л/м

П — производительность элеватора, т/ч;

— насыпная плотность груза, т/м3

— коэффициент заполнения ковшей (1: табл. 77)

По табл. 79 для =6,8 выбираем ковш глубокий емкостью i0=4л, ширина ковша Вк=320 мм, шаг расстановки ковшей а=500 мм, ширина ленты В=400мм.

По табл. 80 выбираем вылет ковша А=15 мм, высота ковша h=0мм, радиус закругления ковша R=60мм.

Число прокладок i:

Принимаем i=6

Погонный вес ленты:

qo=1,1*B*(i+1+2)=1,1*0,4*(1,5*6+3+1,5)=5,9 кгс/м.

Погонный вес ленты с ковшами:

qx=K*П=0,45*30=13,5 кгс/м.

К-коэффициент, его значения приведены в (1:табл.78)

Погонная погрузка от поднимаемого груза

q= егс/м

Погонная нагрузка на рабочей ветви: qp=qx+q=13,5+3,3=16,9 кгс\м;

Тяговый расчет выполним методом обхода по контуру. При вращении приводного барабана по часовой стрелке минимальное натяжение будет в точке 2. Смотреть схему на рисунке 1.

Рис 1. Схема размещения проверяемых точек натяжения в ленте.

Натяжение в точке 3 определится как:

S3=K*S2+W3=1,08*S2+13,2

W3-сопротивление зачерпыванию груза

W3=p3*q=4*3,3=13,2 кгс;

Р3-коэффициент зачерпывания, принимаем р3=4 кгс*м/кгс

К1- коэффициент увеличения натяжения в ленте с ковшами при огибании барабана.

Натяжение в точке 4

S4=Sнб=S3+qp*H=1,08*S2+13,2+16,9*1,5=1,08*S2+267

Натяжение в точке 1

S1=Sсб=S2+qx*H=S2+13,5*15=S2+203

Для фрикционного привода с гибкой связью

Sнб Sсб*eFa

Между лентой и стальным барабаном при влажном воздухе F=0,2. Угол обхвата лентой приводного барабана =180о;

ЕFa=2,710,2*3,14=1,87 (1: прил. LXXXI), тогда

Sнб1,87*Sсб;

1,08*S2+2671,87*(S2+203);

1,08*S2+2671,87*S2+380;

0,79*S2-113

S2-143 кгс

Минимальное натяжение в ленте из условия нормального зачерпывания груза должно удовлетворять условию:

S2=Smin5*q=5*3,3=16,5 кгс

Принимаем S2=25 кгс

При увеличение натяжения в ленте несколько увеличился запас тяговой способности привода. Натяжение в других точках контура будет:

S1=S2+203=25+203=228 кгс

S3=1,08*S2+13,2=1,08*25+13,2=40,2 кгс

S4=S3+qp*H=40,2+16,9*15=294 кгс

По максимальному усилию уточняем число прокладок в ленте

Запас прочности ленты принимают как для наклонного конвейера (1:табл.55). n=12, =55 кгс/см прокладки для лент с основой из бельтинга

Б-820 с числом прокладок i=2, шириной В=400 мм, К0=0,85- коэффициент, учитывающий ослабление ленты отверстиями под заклепки.

Ход натяжного барабана для бельтинговой ленты:

м

Усилие натяжения, прикладываемое к концевому барабану:

Рн=S2+S3=25+40,2=65,2 кгс

Тяговое усилие на приводном валу барабана (с учетом усилий на собственное вращение барабана):

W0=S4-S1+(K/-1)*(S4-S1)=294-228+(1,08-1)*(294+228)=108 кгс

K/-коэффициент, учитывающий сопротивление вращению приводного барабана.

Расчетная формула двигателя:

Np=кВт

Установочная мощность двигателя:

N0=ny*Np=1,2*3,1=3,7 кВт

ny-запас мощности 1,1…..1,2

Принимаем двигатель типа МТН 311-6

N=7кВт, n=965мин-1(=101 рад/с),

Jp=0,0229 кгс*м*с2 (1: прил. XXXV).

Передаточное число редуктора привода элеватора

Ир. р.==

Выбираем редуктор ВК-400. Исполнение III. Передаточное число Ир=21. (1: прил. LXIV)/

Принцип работы и схема узла

Поступающая в жилой дом горячая вода имеет температуру, соответствующую температурному графику теплоэлектроцентрали. Преодолев задвижки и грязевые фильтры, перегретая вода поступает в стальной корпус, а затем через сопло в камеру, где происходит смешение. Разница давлений толкает струю воды в расширенную часть корпуса, при этом происходит ее соединение с охлажденным теплоносителем из отопительной системы здания.

Перегретый теплоноситель, имея пониженное давление, с высокой скоростью стремится через сопло в камеру для смешивания, создавая разряжение. Как результат в камере за струей возникает эффект инжекции (подсасывания) теплоносителя из обратного трубопровода. Результатом смешения является вода, имеющая проектную температуру, которая и поступает в квартиры.

Схема элеваторного устройства дает детальное представление о функциональных возможностях этого аппарата.

Достоинства водоструйных элеваторов

Особенностью элеватора является одновременное выполнение двух задач: работать как смеситель и как циркуляционный насос. Примечательно, что функционирует элеваторный узел без затрат электроэнергии, так как принцип работы установки основан на использовании перепада давления на входе.

Применение водоструйных аппаратов имеет свои плюсы:

• несложная конструкция;
• невысокая стоимость;
• надежность;
• отсутствие потребности в электроэнергии.

С помощью новейших моделей элеваторов, оснащенных автоматикой, можно существенно экономить тепло. Это достигается путем регулирования температуры теплоносителя в зоне его выхода. Для достижения этой цели можно понижать температуру в квартирах ночью либо в дневное время, когда большинство людей находится на работе, учебе и пр.

Экономичный элеваторный узел отличается от обычного варианта наличием регулируемого сопла. Эти детали могут иметь различную конструкцию и уровень регулировки. Коэффициент смешения у аппарата с регулируемым соплом изменяется в пределах от 2 до 6. Как показала практика, этого вполне достаточно для отопительной системы жилого здания.

Выбор материала деталей элеватора ЭТА-П

При выборе материала для той или иной детали учитывают характер и величину нагрузки, действующей на деталь, способ изготовления, требования к износостойкости, условии ее эксплуатации и т.д

Особое внимание обращается на обеспечение статической и усталостной прочности, так как сроки службы деталей колеблются от 10 до 25 лет. Для изготовления элеваторов применяют углеродистые качественные конструкционные стали марок 30, 35, 40, 45, 40Х и 40ХН

Их используют в нормализованном состоянии для изготовления деталей, испытывающих сравнительно небольшие напряжения, а после закалки и высокого отпуска — для изготовления более нагруженных деталей. Стали марок 30 и 35 подвергают нормализации с температурой 880 — 900°С; закалку проводят в воде с температурой 860 — 880°С и отпуск при 550 — 660°С. Детали из сталей марок 40 и 45 подвергают нормализации при температуре 860 — 880°С или закалке в воде с температурой 840-860°С с последующим отпуском; температура отпуска назначается в зависимости от требуемых механических свойств.

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.

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.

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:

• 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:

• 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.

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.

Расчет на прочность элеватора ЭТА-П

Произведем расчет на прочность элеватора ЭТА-П грузоподъемностью 50 т (Q=500 кН). По этой же методике можно рассчитать элеватор любого размера.

Расчетная нагрузка

P = Q • K = 500 • 1,25 = 625 кН,

где К — коэффициент, учитывающий динамические усилия и легкие прихваты, К = 1,25

Корпус элеватора. Материал 35ХМЛ

Бурт корпуса (рисунок 5.1)

Рассчитываем опорную площадь на действие сминающих, срезывающих и изгибающих напряжений.

Рисунок 5.1 — Бурт корпуса

усм = , МПа (5.1)

где — площадь действия нагрузки на корпус, ммІ.

= , ммІ (5.2)

где — внутренний диаметр бурта корпуса, Д1=132 мм;

— наружный диаметр захвата, Д2=95 мм.

F1=0,59•(1322 — 952) =4955 ммІ

По формуле 5.1:

усм = = 126 МПа,

Сечение а — а

уср = , МПа (5.3)

где — площадь среза, ммІ

, ммІ (5.4)

где h — высота бурта, мм

F2=0,75•р•132•30=9326 мм2..

По формуле 5.3 получаем

уср==67 МПа.

уизг = , МПа (5.5)

где Мизг — изгибающий момент, Н мм

Мизг = , Н•мм (5.6)

Wизг — момент сопротивления сечения, ммі

Wизг =, ммі (5.7)

Мизг = Н•мм

Wизг = ммі

Подставляя в формулу 5.5 получаем

уизг = = 124 МПа.

Проушина корпуса

Рисунок 5.2 — Проушины корпуса

Опасное сечение б-б подвержено растягивающим напряжениям

усм = , МПа (5.8)

где d — диаметр отверстия под палец, d=35 мм;

е — толщина проушины, е=22 мм.

усм = = 406 МПа.

Механические характеристики отливки корпуса:

ут = 550 МПа, ув = 700 МПа

= = 423 МПа;

ср = /2 = 432/2 = 212 МПа,

где к — коэффициент запаса, к = 1,3.

Серьга элеватора

Материал 40ХН. Механические характеристики: ут = 785 МПа, ув = 980 МПа.

Серьга (рисунок 5.3) подвержена действию силы давления штропа Р и двух сил Р/2, приложенных к проушинам серьги. Вследствие наличия деформации серьга соприкасается со штропом по длине дуги, измеряемой углом б, а в проушинах серьги появляются горизонтальные распирающие усилия Q. Для определения усилий Q необходимо произвести сложные математические вычисления. Величина угла б и закон распределения давления по дуге, измеряемой углом б и закон распределения давления по дуге, измеряемой углом б, неизвестны. Их теоретическое определение представляет затруднение. Упрощенно рассчитываем серьгу без учета влияния деформаций от действия сил Q.

Рисунок 5.3 — Серьга элеватора

Проушины серьги, опасное сечение а-а

Растягивающие напряжения

ур = , МПа (5.9)

где с — толщина наружной части проушины, с = 17 мм;

d — толщина внутренней части проушины, d = 12 мм;

R — наружный радиус, R = 40 мм

r — внутренний радиус, r = 17,5 мм

ур

Определяем по формуле Ляме наибольшие растягивающие напряжения ур в точке b от сил внутреннего давления (давление пальца).

ур = , МПа (5.10)

где q — интенсивность сил внутреннего давления.

q = , МПа (5.11)

q = МПа.

По формуле 5.10 получаем

ур=МПа.

Прямолинейная часть I — I до II — II. В сечении II — II действуют растягивающие напряжения.

ур = , МПа (5.12)

где Д — диаметр прямолинейной части серьги, Д = 40 мм.

ур =МПа.

= ур/к = 785/1,3 = 604 МПа

ср = /2 = 604/2 = 302 МПа.

Таким образом, произведя расчеты элеватора на прочность, видно, что при превышении номинальной грузоподъемности на 25%, напряжения, а особенно в опасных сечениях, не превышают допустимые пределы прочности. Материал стали, использованный при изготовлении элеватора является наиболее оптимальным.