Конструкція гидрострелки: призначення, принцип роботи та особливості розрахунку

Проблеми приєднання опалювальних систем, котлів мають давню історію. Традиційні схеми таких конструкцій мають ряд недоліків, головними з яких були загроза розбалансування гідравлічного, трудність регулювання робочих параметрів і погроза пошкодити котел внаслідок гідроудару.

Але в наш час для успішної боротьби з цими проблемами знайдено чудове рішення – гидрострелка.

Цей елемент служить сполучною ланкою між двома контурами передачі тепла, дозволяючи зробити їх незалежними один від одного в протіканні гідравлічних процесів. Тобто, динаміка теплоносія в контурі тепловіддачі не впливає в плані гідравлічних процесів на динаміку теплоносія в котельному контурі. І навпаки.

Будучи досить простим пристроєм для захисту і балансування системи опалення, гидрострелка широко затребувана. Її знають під різними назвами: гидроразделитель, термогидравлический роздільник, анулоид, пляшечка (термін із словника професійних монтажників).

Пристрій гидрострелки

Анулоид або гидроразделитель – труба з чотирма патрубками, ввареними в її корпус. Загальний вигляд показаний на рис.1.

Втім, патрубків може бути й більше, але такі системи сильно ускладнюються в плані гідравлічних та термодинамічних розрахунків, їх розгляд у рамках даної статті недоцільно.

Можливі варіанти форм простих гидрострелок наведені на рисунках 2 і 3.

Круглі анулоиды відрізняються від прямокутних тільки зовнішнім виглядом. Правда, прямокутний варіант виглядає краще, зате кругла гидрострелка більш вигідна з точки зору гідравліки. Але в цілому, параметри роботи цих пристроїв не залежать від їх форми.

Додатково гидроразделители можуть оснащуватися:

  • фільтрами;
  • сепараторами повітря з автоматичними воздухоотводчиками;
  • краном для зливу (наприклад, кран Маєвського, рис.4);
  • додатковою теплоізоляцією;
  • шламоуловлювачем;
  • триходовими клапанами з теплорегулюючі елементом для запобігання попадання холодної води в зворотну гілку котельного контуру;
  • термометром;
  • манометром.

Типова схема включення гидроразделителя в схему опалення показана на рис.5.

Q1 — контур котла;

Q2 — Контур опалення (розв’язки опалення);

Н1 і Н2 -циркуляційні насоси контурів.

Рис.5. Типова схема монтажу гидроразделителя.

Іноді можна зустріти ємнісні гідравлічні розподільники у вигляді бочки. Схема такого пристрою наведена на рис.6.

Рис.6. Гидроразделитель у вигляді бочки в якості акумулятора тепла в системі опалення.

У такому вигляді гидрострелка служить не тільки роздільником гідравлічних контурів, але і акумулятором тепла, сприяючи згладжування процесу зміни температури в другому контурі.

На рис.7 представлена схема гидрострелки в системі опалення зі зрушенням патрубків по висоті.

Рис.7. Гидроразделитель зі зміщенням патрубків.

Тут: Т1—Живлячий трубопровід від котла.

Т3—Живлячий трубопровід до розв’язки опалення.

Патрубки Т2 і Т4 є виходами обраток відповідних контурів.

Перевищення патрубка трубопроводу Т1 щодо Т2 дозволяє створити умови, при яких теплоносій, що надходить від котла, має можливість пригальмувати і виділити додаткову кількість повітряних бульбашок.

Патрубок трубопроводу Т2 розташований вище патрубка Т4 для забезпечення умов ефективного відділення шламу і запобігання попадання його в трубопровід Т2.

Принцип роботи

Як видно з схем на рис.5 і 6, в контурі котла, завдяки насоса Н1, створюється витрата Q1. У контурі розв’язки, відповідно, насос Н2 створює витрата Q2.

Рис.8 Режими роботи гидрострелки в системі опалення. Синя і червона стрілки показують напрямки холодного і гарячого потоків теплоносія.

Отже, при включенні всієї системи опалення вода-теплоносій ще не нагріта до заданої температури, насоси Н2 не працюють. Отже, рух води відбувається тільки в котельному контурі. Потрапляючи в гідрострілку, вода опускається вниз, потім по зворотної гілки рухається в межах першого контуру. Схема зображена на рис.8 у лівій частині.

При досягненні заданого рівня нагріву води ініціюється відбір водяного потоку другим контуром. Гидрострелка на даному етапі працює тільки як сепаратор повітря та уловлювач бруду і мазуту, що містяться у воді. Опалювальний процес протікає в стандартному стійкому режимі. Обидва контури як би об’єднуються в єдиний потік. Оскільки дотримання умови Q1=Q2 в строгому вигляді практично неможливо, то стає зрозумілою необхідність монтажу гидроразделителя в точці перетину контурів опалювальної системи. Схема зображена на рис.8 у центрі.

У разі нагрівання вище заданої температури, при відсутності гидрострелки, можуть вийти з ладу циркуляційні насоси статися і інші неприємності. Але, в розглянутій схемі просто знизиться продуктивність насосів Н2 (спрацює автоматика) і, відповідно, значення витрати Q2 стане менше значення витрати Q1. У гидрострелке ми будемо спостерігати рух теплоносія вгору. Втім, подібна ситуація зустрічається нечасто. Схема зображена на рис.8 у правій частині.

При наявності 2-х і більше контурів в системі опалення і чавунного теплообмінника в котлі, дуже вразливого при гідроударах, застосування гидрострелки стає життєвою необхідністю. Ця обставина настільки важливо, що установка гидроразделителей в системи опалення приватних будинків нерідко є обов’язковим вимогам у наданні гарантії з боку виробника на обладнання та монтажні роботи.

У будинках з площею житла більше двохсот квадратних метрів, мають кілька опалювальних контурів (в основному теплі підлоги, санвузол, кухня), гидрострелки не тільки збільшать термін служби котлів і насосів, але і забезпечать економічну і плавну роботу всієї системи.

Виготовлення гидрострелки своїми руками

Нерідко споживачі, вирішивши заощадити на покупці готових гидроразделителей, намагаються виготовити їх самостійно. Що ж, якщо людина може якісно виконати токарні і зварювальні операції або у нього є знайомі досвідчені фахівці, які готові зробити знижку на свою роботу, то, мабуть, такий варіант може бути реалізований. Послуги спеціалістів по оголошенню досить дорого коштують (в першу чергу це стосується зварювальників). Та й кваліфікація найманого фахівця нерідко може виявитися недостатньою. Шлюб по зварюванню і псування деталей і вузлів несуть додаткові матеріальні витрати і підвищену витрату нервів.

Крім того, оптимальної за розмірами і працездатною гидрострелки вимагає правильних розрахунків.

Резюмуючи сказане, можна зробити висновок: при наявності складної опалювальної системи простіше і надійніше довірити її розрахунок і підбір гідравлічної стрілки фахівцям. Вони ж і повинні розробити креслення системи опалення. Купувати краще готову гідрострілку, має антикорозійне покриття, теплоізоляцію, шламоуловитель і т. д.

Для тих, хто все-таки ризикне на самостійні роботи, далі наводиться в стислому вигляді спрощений розрахунок гидрострелки.

Матеріал для самостійного виготовлення гидрострелки—сталь. Але тут є труднощі з антикорозійними властивостями таких труб, і іржа буде загрозою домашньої опалювальної мережі. Пластикові труби великого діаметру підібрати складно. Тому в деяких випадках в ролі гидрострелки може виступити виготовлена з металопластикової труби d 32 мм і трійників решітка. Для її виготовлення можливе використання поліпропілену у мережах з температурою не вище ніж 70 град. Зображення на рис.9.

Рис.9. Гидрострелка для системи опалення у вигляді решітки. Стрілки показують напрямок полтоков теплоносіїв.

Можливі схеми розташування патрубків показано на рис. 10.

Рис.10. Схеми розташування патрубків. Стрілки вказують напрямки потоків теплоносія.

Розрахунок

При самостійному розрахунку гидрострелки можна обмежитися розрахунком її розмірів. Для цього існує два способи, метод трьох діаметрів і метод чергуються патрубків. Розрахункові схеми для обох способів наведено на рис.11.

Рис.11. Методи визначення розмірів гидрострелки.

Знайшовши діаметр гидроразделителя (або підвідного патрубка) за відповідною формулою, можна визначити інші розміри.

Отже, формула розрахунку по максимальному протоку теплоносія в системі:

Тут:

  • D, мм—діаметр гидрострелки;
  • G, куб. м/годину,—максимальний потік крізь роздільник;
  • W, м/с — максимальна швидкість руху теплоносія (рекомендоване значення 0,2),

Перепад температур між трубопроводами подачі і обратки рекомендується застосовувати рівним 10 град.

Формула розрахунку по максимальній потужності котла (перепад температур в патрубках подачі і обратки 10 град.):

Тут:

  • D, мм—діаметр гидрострелки;
  • P, кВт, максимальна потужність котла;
  • ?T, град. З,—перепад температур між гілками подачі і обратки.

Швидкість потоку води у гидрострелке повинна бути невисокою, порядку 0,1 — 0,2 м/сек для того, щоб:

  • дати можливість осісти вниз сміття, що знаходиться у воді;
  • створити умови для природної конвекції теплоносія в гидрострелке
  • зменшити гідравлічний опір гидроразделителе
  • сформувати оптимальні умови для виділення повітряних бульбашок з води і видалення їх через автовоздушник гідравлічного роздільника.

Розташувати гідрострілку в просторі можна як завгодно, лише б це не перешкоджало осадження шламу у відстійник.

Між патрубками подаючої і зворотної гілок контуру бажано витримати відстань не менше 20 см. Взагалі ж, відстань між якими патрубками не повинно бути менше їх учетверенного діаметра (L більше 4d). Це важливо пам’ятати при виготовленні гидрострелки своїми руками.

Готові гидроразделители

У продажу є безліч гидрострелок промислового виготовлення. Їх вибирають за ?каталогами виходячи з величини потужності і максимальної витрати води свого котельного обладнання.

Ці вироби виконані за канонами сучасного дизайну, мають захист від корозії і ізоляцію, забезпечені, як правило, додатковими гаджетами у вигляді автоматичного дегазатора, віддільника шламу та ін. Приклади наявних у продажу гидрострелок промислового виробництва для систем опалення — на рис.12. Ціна виробів 200$ і вище.

Ссылка на основную публикацию