Характеристика основных элементов системы

Водо-водяные подогревательные установки. Водо-водяные подогревательные установки на групповых и местных тепловых подстанциях сооружаются обычно из секционных трубчатых теплообменников или из пластинчатых теплообменников. Широкое применение на практике нашли секционные водо-водяные подогреватели. Корпуса этих подогревателей выполняются из стальных труб, а поверхность нагрева из латунных трубок Л-68 диаметром 16/14 мм. Трубные решетки приварены к корпусу подогревателя. Подогреватели для горячего водоснабжения изготовляются без линзового компенсатора на корпусе. При использовании подогревателей для отопления греющая вода, как правило, пропускается внутри трубок, а нагреваемая — в межтрубном пространстве. Допускаемое рабочее давление: внутри трубок подогревателя 1МПа, в межтрубном пространстве без линзового компенсатора 0,7МПа.

Подогреватели собираются обычно из секций длиной 4 м, соединенных последовательно между собой как по первичному (греющему), так и по вторичному (нагреваемому) теплоносителю. В таких теплообменниках обычно организован теплообмен по схеме противотока при сравнительно близких скоростях воды в трубках и межтрубном пространстве, что создает условия для получения довольно высоких коэффициентов теплопередачи порядка 1000 — 1500 Вт/(м²· К). Наряду с секционными подогревателями в настоящее время широко применяются пластинчатые теплообменники.

В России стальные пластинчатые теплообменники выпускаются с площадью поверхности от 10 до 160 м² на рабочее давление 1 МПа. Поверхность нагрева этих подогревателей состоит из тонкостенных низколегированных штампованных гофрированных пластин разного профиля. Потоки греющей и нагреваемой воды проходят через теплообменник противотоком с обеих сторон пластин, между которыми образуются системы каналов сложной формы, способствующие турболизации протекающих потоком и росту коэффициентов теплопередачи. Преимущества пластинчатых теплообменников заключаются в повышенной интенсивности теплопередачи, компактности, высокой плотности — исключена возможность перетекания теплоносителя из одной полости в другую. Эксплуатация пластинчатых подогревателей проста, так как они легко разбираются. Пластины можно очищать от накипи и загрязнений или заменять.

Циркуляционный насос.

Насос, действующий в замкнутых кольцах системы отопления, заполненных водой, не поднимает, а только перемещает воду, создавая циркуляцию, и поэтому называется циркуляционным. В отличие от циркуляционного насоса насос в системе водоснабжения перемещает воду, поднимая ее к точкам разбора. При таком использовании насос называют повысительным.

В процессах заполнения и возмещения потери (утечки) воды в системе отопления циркуляционный насос не участвует. Заполнение происходит под воздействием давления в наружных теплопроводах, в водопроводе или, если этого давления недостаточно, с помощью специального подпиточного насоса.

Циркуляционным давлением насоса называют создаваемое насосом повышение давления в потоке воды, необходимое для преодоления сопротивления ее движению в системе отопления, в которую он включен. Циркуляционное давление насоса обозначают Д р_н [Н/м²] или [Па].

Смесительная установка.

Смесительную установку (смесительный насос или водоструйный элеватор) применяют в системе отопления для понижения температуры воды, допустимой в системе t_г.

Понижение температуры происходит при смешении высокотемпературной воды t₁ с обратной (охлажденной до температуры t₀) водой местной системы отопления.

Смесительную установку используют так же для местного качественного регулирования теплопередачи отопительных приборов системы, дополняющего центральное регулирование на тепловой станции. При местном регулировании путем автоматического изменения по заданному температурному графику температуры смешанной воды в обогреваемых помещениях поддерживаются оптимальные тепловые условия. Кроме того, исключается перегревание помещений, особенно в осенний и весенний периоды отопительного сезона. При этом сокращается расход тепловой энергии.

Смешение происходит в результате совместного действия двух аппаратов: циркуляционного сетевого насоса на тепловой станции и смесительной установки: смесительного насоса или водоструйного элеватора в отапливаемом здании.

Водоструйный элеватор получил распространение как дешевый, простой и надежный в эксплуатации аппарат. Он сконструирован так, что подсасывает охлажденную воду для смешения с высокотемпературной водой и передает часть давления, создаваемого сетевым насосом на тепловой станции, в систему отопления для обеспечения циркуляции воды.

Водоструйный элеватор:

1-сопло; 2-камера всасывания; 3-смесительный конус; 4-горловина; 5-диффузор Водоструйный элеватор состоит из конусообразного сопла, через которое со значительной скоростью протекает высокотемпературная вода при температуре t₁ в количестве G₁, камеры всасывания, куда поступает охлажденная вода при температуре t₀ в количестве G_o, смесительного конуса и горловины, где происходит смешение и выравнивание скорости движения воды, и диффузора.

Bокpyг струи воды, вытекающей из отверстия сопла с высокой скоростью, создается зона пониженного давления, благодаря чему охлажденная вода перемещается из обратной мaгистрали системы в камеру всасывания. В горловине струя смешанной воды двигается с меньшей, чем в отверстии сопла, но еще со значительной скоростью. В диффузоре при постепенном увеличении площади поперечного сечения по eгo длине гидродинамическое (скоростное) давление падает, а гидростатическое — нарастает. За счет разности гидростатическоrо давления в конце диффузора и в камере всасывания элеватора создается циркуляционное давление, необходимое для действия системы отопления.

Расширительный бак. Внутреннее пространство всех элементов системы отопления (труб, отопительных приборов, арматуры, оборудования и т. д.) заполнено водой. Получающийся при заполнении объем воды в процессе эксплуатации системы претерпевает изменения: при повышении температуры воды он увеличивается, при понижении температуры — уменьшается. Соответственно изменяется внутреннее гидравлическое давление. Однако эти изменения не должны отражаться на работоспособности системы отопления и, прежде всего, не должны приводить к превышению предела прочности любых ее элементов. Поэтому в систему водяного отопления вводится дополнительный элемент — расширительный бак. Расширительный бак может быть открытым, сообщающимся с атмосферой, и закрытым, находящимся под переменным, но cтpoгo ограниченным избыточным давлением.

В крупных системах водяного отопления группы зданий расширительные баки не устанавливаются, а гидравлическое давление регулируется при помощи постоянно действующих подпиточных насосов. Эти насосы также возмещают обычно имеющие место потери воды через неплотные соединения труб, в арматуре, приборах и других местах систем.

Поэтому расширительные баки применяют в системах водяного отопления одного или нескольких зданий при их тепловой мощности, ограниченной 6 МВт, когда потери воды еще не вызывают постоянного действия подпиточных насосов на тепловой станции. Основное назначение расширительного бака — прием прироста объема воды в системе, образующегося при ее нагревании. При этом в системе поддерживается определенное гидравлическое давление. Кроме тoгo, бак предназначен для восполнения убыли объема воды в системе при небольшой утечке и при понижении ее температуры, для сигнализации об уровне воды в системе и управления действием подпиточных устройств. Через открытый бак удаляется вода в водосток при переполнении системы. В отдельных случаях открытый бак может служить воздухоотделителем и воздухоотводчиком.