Отопление стрелка устройство: Гидравлическая стрелка

Содержание

Гидравлическая стрелка

VALTEC

Назначение и принцип действия

Гидравлическая стрелка (гидрострелка, гидравлический разделитель) служит для разделения и увязки первичного и вторичного контуров системы отопления. При этом под вторичным контуром понимается совокупность контуров потребителей тепла – петель теплого пола, радиаторного отопления, горячего водоснабжения. Поскольку нагрузка на эти подсистемы не постоянна, переменны и термогидравлические параметры (температура, расход, давление) вторичного контура в целом. В то же время для нормальной работы источника тепла (отопительного котла) желательна стабильность данных характеристик. Обеспечить теплогенератору такую стабильность и позволяет гидравлическая стрелка, установленная между котлом и потребителями (рис. 1).

Рис.1. Гидравлическая стрелка в системе отопления

Действие гидравлического разделителя основано на значительном увеличении сечения потока теплоносителя: как правило, гидрострелку выполняют таким образом, чтобы диаметр ее корпуса (колбы) в три раза превышал диаметр наибольшего присоединительного патрубка или чтобы поперечное сечение корпуса равнялось суммарному сечению всех патрубков.

При увеличении диаметра потока в три раза его скорость снижается в девять, а динамическое давление – в 81 раз (и там, и там – квадратичная зависимость). Это позволяет утверждать, что перепады давлений между присоединяемыми к гидрострелке трубопроводами ничтожно малы.

Режимы работы

Говоря о гидравлической стрелке нередко проводят аналогию со стрелкой железнодорожной. Их работа, действительно, схожа: оба устройства задают нужное направление движения, в одном случае – транспорта, в другом – теплоносителя. Разница в том, что «переключение» гидрострелки не требует какого-либо внешнего усилия, а происходит само собой, в зависимости от потребления тепла и горячей воды. Ниже рассмотрены режимы работы гидравлического разделителя.

Режим 1. Нагрузка на систему отопления такова, что расход первичного и вторичного совпадают, т.е. нагретый котлом теплоноситель полностью передается потребителям, и его достаточно (G₁ = G₁₁ = G₂ = G₂₁, Т₁ = Т₁₁, T₂₁ = T₂). В этом случае гидрострелка «включена» напрямую и работает как два раздельных трубопровода. Схема движения, хромограммы скоростей и давлений теплоносителя в корпусе разделителя показаны для этого режима на рис. 2. Такой режим можно назвать расчетным.

Рис. 2.

Режим 2. Система отопления нагружена. Суммарный расход потребителей превышает расход в контуре источника тепла (G₁ < G₁₁, Т₁ > Т₁₁; Т₂₁ = Т₂; G₁ = G₂; G₁₁ = G₂₁). Разность расходов компенсируется подмесом в линию подачи вторичного контура части теплоносителя из его «обратки» (рис. 3). Режим описывают следующие формулы: ΔТ₁ = Т₁ – Т₂ = Q/c · G₁, ΔТ₂ = Т₁₁ – Т₂₁ = Q/c · G₁₁, Т₂ = Т₁ – ΔТ₁, Т₁₁ = Т₂₁ + ΔТ₂.

Рис. 3.

Режим 3. Потребление тепла понижено (например, в межсезонье), и расход теплоносителя во вторичном контуре меньше, чем в первичном (G₁ > G₁₁, Т₁ = Т₁₁, Т₂₁ ˂ T₂, G₁ = G₂, G₁₁ = G₂₁). При этом избыток теплоносителя возвращается к котлу через гидрострелку, не попадая во вторичный контур (рис. 4). Расчетные формулы: ΔТ₁ = Т₁ – Т₂ = Q/c· G₁; ΔТ₂ = Т₁₁ – Т₂₁ = Q/c· G₁₁; Т₂ = Т₁ – ΔТ₁; Т₁₁ = Т₁; Т₂₁ = Т₁₁ – ΔТ₂. Данный режим является оптимальным при необходимости защиты котла от так называемой низкотемпературной коррозии.

Рис. 4.

При отсутствии потоков по контурам системы отопления гидравлический разделитель не препятствует естественной (за счет гравитационных сил) циркуляции теплоносителя, что демонстрирует хромограмма, представленная на рис. 5.

Рис. 5. Хромограмма температуры в статическом режиме

Конструкция и оснащение

Благодаря резкому снижению скорости потока в гидрострелке, ее конструкции и пространственному расположению (справедливо для вертикальных гидроразделителей) данный элемент является идеальной точкой системы для удаления из теплоносителя воздуха и шлама. (Отметим, впрочем, что не все производители оборудования реализуют такие функции).

На рис. 6. показана гидравлическая стрелка VT.VAR.00 (схема, конструкция и габариты), поставляемая фирмой VALTEC в качестве одного из модулей системы быстрого монтажа VARIMIX. Для удаления воздуха, скапливающегося в верней части колбы, разделитель оснащен автоматическим воздухоотводчиком 1, для отведения осадка и слива теплоносителя предусмотрен дренажный шаровой кран 2. Отключение воздухоотводчика на время ремонта или обслуживания производится шаровым краном

5. Для контроля температуры и давления в подающем трубопроводе первичного контура предусмотрен термоманометр 3, температуры в обратном трубопроводе – термометр 4. На патрубках подачи и «обратки» имеются также гнезда для датчиков температуры 6, 7 (заглушены пробками). Корпус гидроразделителя изготовлен из бронзы OTS 60Pb2. Технические характеристики модуля приведены в табл. 1.

Рис. 6. Схема и конструкция гидравлической стрелки VT.VAR.00

Таблица 1. Технические характеристики гидрострелки VT.VAR.00

Характеристика	Значение
Рабочее давление, МПа	1,0
Пробное давление, МПа	1,5
Максимальная температура рабочей среды, °С	120
Допустимая температура окружающей среды, °С	От 0 до +60
Допустимая относительная влажность окружающей среды, %	80
Максимальный расход теплоносителя, кг/ч	4500
Максимальная подсоединенная тепловая мощность (при ΔТ = 20 °С), кВт	104
Масса комплекта, г	4500
Соединение с коллекторами	Фитинг VT. 0 606 1 1/4
Средний полный срок службы, лет	50

В 2015 г. VALTEC анонсировал выпуск гидравлического разделителя из нержавеющей стали VT.VAR05.SS. Выбор материала корпуса позволил снизить стоимость изделия, обеспечив ему высокую прочность и устойчивость к коррозии. При этом разработчики усовершенствовали и конструкцию гидрострелки (

рис. 7), дополнив ее перфорированной перегородкой для снижения теплопотерь из-за конвекции теплоносителя – с примерно 7 до 2–3 %, а также спиральным перфорированным сепаратором – для более интенсивного удаления воздуха из рабочей среды.

Рис. 7. Конструкция гидравлической стрелки VT.VAR05.SS: 1 – манометр, 2 – дренажный клапан, 3 – автоматический воздухоотводчик, 4 – отсекающий клапан, 5 – дополнительные резьбовые патрубки, 6 – резьбовые пробки для дополнительных патрубков, 7 – спиральный перфорированный сепаратор, 8 – перфорированная перегородка

Гидравлическая стрелка из нержавеющей стали комплектуется автоматическим воздухоотводчиком с отсекающим клапаном, дренажным краном, манометром.

Дополнительно на корпусе имеются патрубки для термометра, датчика температуры, магнитного шламоуловителя. Разделитель предназначен для систем отопления с рабочим давлением до 10 бар и температурой до 110 °С. Максимальная тепловая мощность при ΔТ = 20 °С – 120 и 200 кВт для моделей условным диаметром 1 и 1 1/4″ соответственно.

Пример расчета

Рассчитаем температуры Т₂, Т₁₁ и Т₂₁ для системы отопления тепловой мощностью Q = 45 кВт с температурой подачи T₁ = 80 °С, расходом в первичном контуре G₁ = 1500 кг/ч при расходе во вторичном контуре G₁₁ = 3000 кг/ч («нагруженный» режим работы). Формулы и результаты вычислений сведены в табл. 2.

Таблица. 2. Порядок расчета рабочих параметров

Величина	Формула, вычисление	Значение
Секундный расход в первичном контуре, кг/c	G₁ = G₁/3600 = 1500/3600	0,417
Секундный расход во вторичном контуре, кг/c	G₁₁ = G₁₁/3600 = 3000/3600	0,833
Перепад температур в первичном контуре, °С	ΔТ₁ = Q/c· G₁ = 45000 / (4186 · 0,417)	25,78
Перепад температур во вторичном контуре, °С	ΔТ₂ = Q/c · G₁₁= 45000 / (4186 · 0,833)	12,91
Температура обратного теплоносителя первичного контура, °С	Т₂ = Т₁ – ΔТ₁ = 80 – 25,78	54,22
Температура обратного теплоносителя вторичного контура, °С	Т₂₁ = Т₂	54,22
Температура прямого теплоносителя вторичного контура, °С	Т₁₁ = Т₂₁ + ΔТ₂ = 54,22 + 12,91	67,13

Дополнительно к сведению: 1) как правило, гидравлическую стрелку предусматривают в системах отопления мощностью от 40 кВт; 2) при проектировании системы с гидравлическим разделителем обычной конструкции следует учесть снижение тепловой мощности примерно на 10 %.

что такое гидравлическая стрелка в отоплении, схема гидравлического разделителя, как работает, как подобрать, подбор по мощности котла

Содержание:

Функциональное назначение гидрострелки
Принцип работы
Выбор гидравлического разделителя
Преимущества использования гидравлического разделителя отопления
Применение гидрострелки с твердотопливным оборудованием
Видео

Гидрострелкой называют несложное устройство, предназначенное для выполнения балансировки и защиты системы теплоснабжения. Встречаются иные названия данного изделия – гидравлический разделитель, бутылочка, гидроразделитель и прочие.

Функциональное назначение гидрострелки

Что такое гидравлическая стрелка в отоплении и зачем она нужна?

Этот дополнительный узел:

осуществляет гидродинамическую балансировку в системе обогрева, является защитой для теплообменника агрегата, изготовленного с использованием чугуна, от возможного поражения тепловым ударом;
предохраняет конструкцию теплоснабжения от повреждений, если в автоматическом режиме отключаются отделы ГВС или обогрев напольной поверхности — устройство гидрострелки отопления выполняют при монтаже систем обогрева с нагревательными котлами, которые оснащены чугунными теплообменниками;

нужно применять в случае обустройства многоконтурного теплоснабжения, ведь в данной ситуации оборудование предотвращает влияние одного контура на другой и обеспечивает их качественное функционирование;
будет способен выполнять работу отстойника, устраняющего из жидкой рабочей среды механические примеси, состоящие из шлама, накипи, ржавчины, если верно подсчитать габариты и гидромеханические характеристики гидрострелки;
помимо вышеперечисленных функций производит вытеснение воздуха из теплоносителя, что в значительной степени препятствует процессу окисления.

Принцип работы

Если посмотреть на гидравлический разделитель на отопление в разрезе, то можно увидеть часть полой трубы с сечением в форме квадрата. Процесс функционирования данного узла отличается простотой. При помощи воздухоотвода, который оснащают автомеханическим приспособлением, происходит отделение воздуха и его удаление.

Система теплоснабжения состоит из двух отдельных контуров – большой и малой протяженности. В составе первого из них имеется котел плюс гидрострелка плюс потребитель. Второй контур включает котел плюс гидроразделитель.

Если агрегат генерирует тепловую энергию в количестве, соответствующем его потреблению, направление перемещения рабочей среды будет только горизонтальным. При нарушении данного равновесия теплоноситель поступает в зону малого контура и это приводит к повышению температуры перед местом входа в котел.

Это вызывает автоматическое отключение прибора, а жидкость в системе продолжает циркулировать, пока ее температура не понизится до нужной отметки.

После этого котел вновь включается. Благодаря тому, как в системе отопления работает гидрострелка, происходит балансировка между контурами котла и котельной. Данный процесс способствует независимой работе каждого контура.

Выбор гидравлического разделителя

Нет ничего сложного в том, как подобрать гидрострелку для отопления. Единственное, что при этом следует учитывать – это стрелочный диаметр патрубков, подводящих теплоноситель.

При подборе данного узла обращают внимание на предельно допустимый напор водного потока в системе обогрева и на сохранение минимальной скорости перемещения жидкости в полости гидрострелки и патрубках подвода.

Когда делают выбор, нужно знать, что наибольшая рекомендуемая скорость циркуляции воды сквозь поперечное сечение гидроразделителя, равна около 0,2 м/сек.

При расчете данного оборудования для отопительных конструкций потребуются следующие величины:

D – диаметр гидрострелки, выраженный в миллиметрах;
d – диаметр подводящих воду патрубков, в миллиметрах;
G – максимальная скорость перемещения водного потока через устройство;
w – предельная скорость продвижения жидкости по поперечному сечению узла;
с – теплоемкость теплоносителя;
P – максимальная мощность нагревательного агрегата, кВт;
ΔT – разность между величинами температуры теплоносителя в подающей трубе и обратке отопительной системы, °С ( равна приблизительно 10°С).

Чтобы подсчитать зависимость диаметра гидроразделителя от предельно допустимого напора воды в системе, пользуются формулой:

D=3хd=18,8х

Для подбора гидрострелки по мощности котла также нужно выполнить расчеты — зависимость диаметра узла от производительности агрегата определяют по следующей формуле:

D=3хd=18,8х=18,8х=116.

Преимущества использования гидравлического разделителя отопления

Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.

Схемы отопления с гидравлической стрелкой способствуют созданию в помещении комфортной температуры, поскольку:

Ликвидируются проблемы при нахождении параметров отопительного насоса для вторичного контура и исполнительного элемента.
Отсутствует определенное взаимовлияние между котловым контуром и отопительными контурами.
Оказывается равномерное распределение нагрузок, оказываемых водным потоком, на генераторы тепловой энергии и ее потребителей.
При правильном определении показателей исполнительные компоненты в системе функционируют оптимально.
Имеются места для подключения расширительного бачка, а также установления быстродействующего отводчика воздуха.
Есть возможность подсоединения разнообразных узлов и деталей дополнительного назначения.

При наличии желания обустроить в своем домовладении комфортные условия проживания с минимальным использованием тепловой энергии, лучшим решением будет монтаж теплогенераторной системы, в основе функционирования которой находится применение схемы отопления с гидрострелкой.

Как показывает практика, по сравнению с эксплуатацией традиционной системы теплоснабжения эффект от функционирования правильно спроектированной отопительной конструкции на основе монтажа гидроразделителя состоит в экономии газа на 25% и электроэнергии на 50%.

Применение гидрострелки с твердотопливным оборудованием

При использовании твердотопливного агрегата подключение гидравлического разделителя осуществляют в месте входа – выхода. Данный вариант подсоединения нагревательного устройства разного типа обеспечивает подбор оптимального и индивидуального температурного режима для всех компонентов в отдельности.

Сегодня потребители, разобравшись с тем, как работает гидрострелка на отопление, отдают предпочтение уже готовой продукции, которая представлена в продаже. Выбирают гидроразделитель по каталогу, основываясь на мощности агрегате и максимальном потоке воды.

SmartHeat Vs Arrows — Minco

Автор John Baichtal

Традиционным нагревателям с протравленной фольгой требуются датчики для обеспечения достижения нагревателем заданного значения, а также контроллер для управления нагревателем и поддержания фиксированной мощности. SmartHeat позволяет клиентам отказаться от этого оборудования, поскольку запатентованное сопротивление нагревателя на полимерной основе является динамическим и увеличивается с температурой нагревателя, автоматически ограничивая мощность при приближении к заданному значению.

Однако у SmartHeat есть еще одно преимущество: он по-прежнему работает при проколе. Чтобы проиллюстрировать это преимущество, инженеры Minco Thermal Solutions организовали испытание на местном полигоне для стрельбы из лука, где они стреляли стрелами как в нагреватели с травленой фольгой, так и в нагреватели SmartHeat, наблюдая за результатами на тепловизионной камере.

Посмотрите видео ниже, а затем читайте дальше, чтобы узнать больше об этом передовом продукте.

Эксперимент

Установка состояла из двух мишеней, одна с нагревателем Thermofoil, а другая с нагревателем SmartHeat. На поверхность каждого нагревателя были прикреплены клейкие датчики температуры (термальная лента Minco), а для наблюдения за результатами были установлены тепловизионные камеры. Мы выпустили несколько стрел в несколько нагревателей, чтобы наблюдать за результатами.

В ходе эксперимента мы обнаружили, что при нацеливании на двухэлементные нагреватели с протравленной фольгой было легко пробить один проводник, а другой — нет, в результате чего нагреватель работал на половинной мощности. Хотя это может показаться выгодным, для большинства применений нагрева требуется определенный диапазон температур, и нагрев только одного элемента соответствует пропорционально более холодному нагревателю. Хуже того, традиционные нагреватели с протравленной фольгой подвержены тепловому разгону, когда поврежденный проводник приводит к увеличению тока, что приводит к перегоранию нагревателя и потенциальному возгоранию. Затем мы использовали стрелы с широким наконечником, чтобы перерезать два проводника одновременно и отключить нагреватель одной стрелой.

В отличие от нагревателя с протравленной фольгой, нагреватель SmartHeat во время эксперимента терял мало тепла. При попадании одной или нескольких стрел он просто нагревался вокруг проколов — см. изображение ниже. Напротив, нагреватель из протравленной фольги (виден справа на рисунке) начал терять тепло сразу после того, как его проводник был разорван.

О Smartheat

SmartHeat состоит из тонкой силиконовой матрицы, наполненной проводящими частицами углерода. Электрический ток перемещается между частицами посредством квантового туннелирования электронов через непроводящий силиконовый материал. Электрическое сопротивление материала и ток, который он может проводить в любой точке, определяются расстоянием между частицами углерода, которое изменяется с изменением температуры. По мере того как силикон нагревается, тепловое расширение отдаляет частицы углерода друг от друга и постепенно увеличивает сопротивление на поверхности нагревателя. При расчетной заданной температуре нагреватель эффективно становится электрическим изолятором, потребляя незначительный ток и больше не производя тепло. И наоборот, если силикон охлаждается из-за изменений окружающей среды или нагрузки, частицы углерода сближаются, уменьшая сопротивление. Это позволяет локализовать повышенный ток, а нагреватель производит больше тепла в этом месте по мере необходимости для поддержания теплового равновесия. Эти эффекты определяют самоограничивающийся характер этой технологии без необходимости использования внешних контрольно-измерительных приборов и систем управления. Контролируя состав углеродно-силиконовой матрицы в процессе производства, нагреватель предназначен для достижения заданной температуры, но не для ее превышения. Когда нагреватель включен, он нагревается до расчетной заданной температуры и поддерживает эту температуру в узком диапазоне.

После достижения теплового равновесия SmartHeat реагирует на любые изменения в окружающей среде для поддержания рабочей температуры на всей поверхности устройства. Когда стрела попадает в SmartHeat, он просто адаптируется. Повреждение нагревателя из протравленной фольги может привести к неравномерному нагреву и тепловому разгону.

Нагреватели и проколы

Хрупкость протравленной фольги влияет не только на ее способность нагреваться. Нагреватель, страдающий от расслаивания из-за физического повреждения, также может иметь трудности с излучением тепла, что приводит к возможным «горячим точкам», которые могут прожечь нагреватель и даже вызвать тепловой разгон. Например, если приложение требует нагревателя для нагрева контейнера с жидкостью, но контейнер внезапно опорожняется, нагреватель из протравленной фольги может перегреться.

SmartHeat не имеет этих проблем. Он не только может быть поврежден и все еще функционировать (см. изображение справа). Его динамический состав позволяет ему адаптироваться к быстрым изменениям в окружающей среде. В случае с пустым контейнером SmartHeat обнаружит повышенный нагрев контейнера, и его сопротивление увеличится до дроссельной мощности, прежде чем может произойти тепловой разгон. Способность работать, несмотря на повреждения – это лишь одно из многих преимуществ SmartHeat. Свяжитесь с Minco сегодня, чтобы узнать больше об этой передовой технологии нагрева и о том, какую пользу она может принести вашему следующему приложению.

Что такое нагреватель-охладитель?

Устройства нагревателя-охладителя часто необходимы для использования во время операций для обогрева или охлаждения пациентов в рамках ухода за ними. Они являются особенно важными инструментами при операциях на сердце и легких (кардиоторакальные операции). Устройства нагревателя-охладителя, как показано ниже на рис. 1 ¹, включают резервуары, которые подают жидкость с регулируемой температурой (обычно воду) во внешние теплообменники или в нагревающие/охлаждающие маты через замкнутые водяные контуры.

Рисунок 1. Пути нагревателя-охладителя

На рисунке 1 схематично показаны контуры нагревателя-охладителя во время операции на сердце. Синие стрелки в верхней части изображения указывают на поступление холодной жидкости от нагревателя-охладителя к теплообменнику, а температурно-регулируемого кардиоплегического раствора — от теплообменника к пациенту. Красные стрелки в нижней левой части изображения указывают на поток теплой жидкости от нагревателя-охладителя к теплообменнику и поток крови пациента с регулируемой температурой от теплообменника к пациенту.

Синие стрелки обозначают контур кардиоплегии и показывают, что раствор для кардиоплегии поступает в «аппарат искусственного кровообращения». для обмена теплом с жидкостью нагревателя-охладителя с регулируемой температурой. Кардиоплегия используется для остановки сердца во время операции.
Прямоугольники с зигзагообразными линиями представляют собой теплообменные змеевики. Они отделяют поток жидкости нагревателя-охладителя от потока крови пациента и раствора для кардиоплегии (например, жидкость в устройстве нагревателя-охладителя изолируется от пациента, раствора для кардиоплегии и контуров крови).
Красные стрелки обозначают контур крови пациента и показывают поток теплой охлаждающей жидкости и поток крови пациента.

Нагреватели-охладители относятся к устройствам класса II, которые могут быть одобрены в соответствии с одним из следующих правил классификации сердечно-сосудистых заболеваний:

870. 4250 Контроллер температуры сердечно-легочного шунта (CPB)
870.5900 Терморегулирующая система

Контроллер температуры CPB предназначен для подачи жидкости с регулируемой температурой в теплообменники, связанные с устройствами (например, оксигенаторами крови), предназначенными для поддержания циркулирующей крови и органов при определенной температуре, наиболее подходящей для типа выполняемой операции. Системы терморегуляции обычно допускаются для использования с согревающими/охлаждающими одеялами. Хотя устройства обогрева-охлаждения подпадают под правила классификации сердечно-сосудистых заболеваний, их можно использовать во время различных медицинских процедур.

Эти веб-страницы:

Содержат информацию и ресурсы для пациентов
Уточнить рекомендации FDA для поставщиков медицинских услуг и персонала медицинских учреждений, чтобы помочь свести к минимуму риск заражения пациентов, связанный с нагревателями-охладителями на водной основе
Включите ресурсы ², которые могут помочь в оценке и снижении рисков для пациентов.

РубрикаРазное