Анализ режимов работы системы отопления с элеваторным смешением. Учебное пособие

opt — оптимальный режим;

р1— сечениеактивного потока на срезесопла; р2— сечениеактивногопотока на входев камерусмешения;

min — режим минимальногорасхода в системе отопления; кр— критическийрежим; р— расчетный параметр;

SOT — параметрконтура системы отопления. Переченьсокращений

ЦКС— цилиндрическаякамера смешения.

5

Введение Элеваторные узлы до сих пор имеют широкое распространение

в системах отопления и еще долгое время будут применяться, несмотря на наметившуюся тенденцию перехода к независимым схемам присоединения систем отопления. Действующие в настоящее время строительные нормы и правила обязывают производить присоединение систем отопления зданий с количеством этажей до 12 к двухтрубной водяной тепловой сети по зависимой схеме присоединения. В нашей стране системы теплоснабжения спроектированы исходя из работы по температурным графикам 180/70 С, 150/70 С, 130/70 С, 120/70 С, 110/70 С. В связи с этим требуетсясмешение° п°о- токов сетевой° воды° из подающей° и обратной линий для обеспечения температурного графика системы отопления большинства зданий 95/70 С. Соответствующие коэффициенты смешения равны u=3,4;

2,2;1,4;° 1,0;0,6.

Процесс смешения потоков с обеспечением необходимой температуры обычно производится в элеваторном узле. Элеваторный узел является также струйным насосом, создающим напор величиной 10–20 кПа для преодоления потерь давления на трение в контурах систем отопления, содержащих трубопроводы и приборы отопления с приборными узлами регулирования. Элеваторный узел, как правило, не имеет подвижных частей, не требует для своей работы электроэнергии и работает практически бесшумно. Эти качества обусловили его чрезвычайно широкое распространение. Однако для нормальной работы элеваторного узла необходим располагаемый напор втепловой сети неменее 100 –150 кПа. Нередко для периферийных абонентов это условие не выполняется. Располагаемые напоры в тепловой сети могут снижаться до величины 30–50 кПа, что приводит к значительному падению циркуляционного расхода в системах отопления, уменьшению их реальной тепловой мощности и, как следствие, к снижению температуры воздуха в отапливаемых помещениях. В этом случае возникает значительная неравномерность температуры теплоносителя по высоте стояков, начинает проявлять себя действие гравитационного циркуляционного напора на расход теплоносителя вконтуресистемыотопления.

Несмотря на простое устройство элеваторного узла существуют различные расчетные соотношения, описывающие режимы его работы. Рекомендуемый в справочной и учебной литературе к примене-

7

нию расчетный аппарат разработан сотрудниками ВТИ в 40-е…60-е годы на основе ряда упрощающих допущений и использовании экспериментальныхисследований [5–9].

Задачей настоящей работы является анализ известных расчетных соотношений с целью определения пределов их применимости. Кроме того, приводится параметрическое исследованиережимовработы системы отопления с элеваторным смешением при отклонении отдельных характеристик от расчетного значения.

Все вычисления выполнены для расчетных условий по температуре наружного воздуха на основе совместного решения системы уравнений сохранения для всех потоков, а также режимных характеристик всех звеньевконтура системы теплоснабжения.

В литературе отсутствуют ответы на ряд вопросов, касающихся количественной оценки роли сопротивления арматуры индивидуального теплового пункта с элеваторным смешением в формировании режима работыконтура системы отопления. В связи с этим ра с- сматривается влияние гидравлического сопротивления регулировочной арматуры, расположенной в разных местах схемы, и других факторов на величину коэффициента смешения и режимные характеристики системы отопления: тепловую мощность системы отопления, среднюю температуру воздуха в помещениях, расходы сетевой воды и воды в контуре циркуляции, температуру воды после элеваторного узла и на выходе из системы отопления. Представляет интерес определение влияния гравитационного циркуляционного напора на режим работы системы отопления при низких располагаемых напорах втепловой сетиилипередэлеваторным узлом.

На основе проведенного анализа для практически важных диапазонов температур сетевой воды показано, что несмотря на сильное влияние величины гидравлических сопротивлений регулирующей арматуры на величину коэффициента смешения тепловая мощность системы отопления и средняя температура воздуха в помещениях изменяются не слишком значительно. Столь консервативное поведение системы отопления с элеваторным смешением при разной степени завершенности пусконаладочных работ способствует решению главной задачи — поддержанию средней температуры помещений на заданном уровне с большей или меньшей точностью. Завышенные сопротивления регулировочной арматуры при верхней разводке теплоносителя, как правило, приводят к перетопу помещений в верхней части здания и к слабому изменению расчетной температурына выходеиз системы отопления.

8

10