Расчет сопла элеватора: Расчёт элеваторного узла и дросселирующих устройств

alexxlab

Расчет работы, схема и принцип действия водоструйного элеватора

Элеватор водоструйный – это струйный насос,  действие которого основано на захвате нагнетаемого вещества струёй жидкости.

Элеватор состоит из:

1. Сопло элеватора.

2. Приемная камера.

3. Камера смешивания.

4. Диффузор.

Назначение водоструйного элеватора: Элеватор отопления необходим для того, чтобы сетевую воду, подогретую котельной, охладить до заданной температуры и подать в батареи жилого дома. Охлаждение происходит, в узле смешения, путем подмеса к горячей воде подающего трубопровода  более холодной воды из обратного трубопровода.

Принцип работы водоструйного элеватора

Принцип действия струйного элеватора следующий: горячая вода  из подающего трубопровода поступает в узкое съемное конусное  сопло, скорость потока резко возрастает. За счет эффекта Бернулли, в приемной камере, за соплом создается разрежение.  В результате чего происходит подсасывание  охлажденной воды из обратного трубопровода и в камере смешивания происходит смешение воды из подающего и обратного трубопроводов, а также создается принудительная циркуляция. Т.о. элеватор работает как смеситель и как циркуляционный насос. Далее вода нужной температуры поступает в отопительные приборы.

Элеватор является основной частью элеваторного узла.

Для защиты элеватора, от попадания в него крупных частиц и предотвращения засорения, перед ним необходимо устанавливать грязевик.

Различают:

  • элеватор водоструйный;
  • элеватор пароструйный.

В зависимости от размеров элеватора, диаметра сопла и горловины фланцевые водоструйные элеваторы  делятся по типу на несколько категорий, обозначенных номерами от 1 до 7.

Наибольшая температура теплоносителя +1500С, наибольшая температура обратного теплоносителя +700С.

Номер элеватораРазмеры, ммМасса, кгПримерный расход воды из сети, т/ч
dcdrDD1D2lL1L
1315110125125901104259,10,5-1
2420110125125901104259,51-2
352512516016013515562616,01-3
4530125 16016013515562615,03-5
553512516016013515562614,55-10
610471601801801801757202510-15
710591601801801801757203415-25

Основные конструктивные характеристики элеватора это — диаметр эжектирующего сопла dс и  диаметр смесительной горловины dг.

 

Диаметр горловины определяется по формуле  где Gсм — расход воды в отопительной системе, кг/ч; ΔРнас — расчётное циркуляционное давление в системе отопления, Па.

Определяем по формуле: Δ Рнас = Δ Рс / (1,4 * ( 1 + U)2), где Δ Рс – перепад давления между подающим и обратным трубопроводом, Па; U – коэффициент смешения, он равен отношению U = Vо / Vг , где Vо — количество охлаждённого теплоносителя, Vг- количество горячего теплоносителя (т.е. сколько нужно добавить горячей воды (из высокотемпературного контура) в охлаждённую (из обратки низкотемпературного контура), чтобы в получить требуемую температуру на выходе).

Vо = Qн / с (Tп-Tо), где Qн- требуемая тепловая нагрузка низкотемпературного контура; Tп, Tо- температура подачи и обратки низкотемпературного контура, соответственно; с — удельная теплоёмкость воды равная 4,187 кДж/(кгоС) либо 1,16(Вт ч/кгоC).

Vг= Qн / с (Tг -Tо), где Tг- температура высокотемпературного контура.

Диаметр сопла dс равен: dc = dг / (1+U), мм.

Чтобы избежать засорения сопла элеватора, методические документы советуют, принимать его диаметр не менее 4 мм.

7. Пример расчета

Определить размеры водоструйного насоса (элеватора) для присоединения отопительной системы к тепловой сети и определить перепад давлений в сопле элеватора. Массовый расход воды в отопительной системе G0 = 40 т/ч = 11,2 кг/с. Перепад давлений в отопительной системе при расчетном расходе водыP0 = 10000 Па. Расход воды в тепловой сети (расход рабочей воды)GP = 12,5 т/ч = 3,5 кг/с.

Решение

Коэффициент смешения элеватора

Сопротивление отопительной системы

Пач2/м6.

Диаметр камеры смешения

.

Принимаем ближайший диаметр по нормали элеваторов

d3 = 59 мм = 0,059 м.

Диаметр сопла элеватора вычисляют по формуле (6.5). Предварительно принимается n = 1,1.

Действительное значение

.

Вследствие того, что величина n близка к предварительно принятой величине, диаметр сопла не пересчитывается.

Сопротивление сопла элеватора

Пач2/м6.

Перепад давлений в сопле элеватора

Па.

Коэффициент полезного действия элеватора

.

8. Из совместного решения уравнений характеристик местной отопительной системы и водоструйного насоса (элеватора) выводится формула для определения коэффициента смешения элеватора с заданными геометрическими размерами fP1 иf3

при его работе на отопительную установку с заданным сопротивлением

(8. 1)

где

2,3,4 – коэффициенты скорости цилиндрической камеры смешения,

диффузора, входного участка камеры смешения.

Из уравнения (8.1) видно, что при работе элеватора на замкнутую систему, которой является отопительная установка, коэффициент смешения зависит только от его геометрических размеров f3 иfP1 и сопротивления отопительной установкиSC.

Коэффициент смешения не зависит от перепада давлений в сопле элеватора PP. При постоянном сопротивлении отопительной установки (SC = const) изменение перепада давлений в соплеP

P вызывает изменение расхода водыGP и пропорциональное изменение расхода воды через отопительную установкуG0. Коэффициент смешения при этом остается постоянным.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Назначение водоструйного насоса (элеватора) системы отопления.

  2. Устройство элеватора и условия его работы в системе отопления.

  3. От каких геометрических размеров элеватора зависит коэффициент смешения?

  4. Как влияет изменение перепада давлений в сопле элеватора на расход воды через отопительную установку?

  5. Сопротивление отопительной установки.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети: Учебник. – М.: ИНФРА – М, 2006. – 480 с.

2. Козин В.Е., Левина Т.А. и др. Теплоснабжение: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1980. — 408 с.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. — М.: Энергоатомиздат, 1982. — 360 с.

SPACE Camp Урок №1 — Подъем сопла — запуск с нами

Гость

Космический лагерь

Что такое подъем сопла?

Подъемная сила сопла представляет собой общую подъемную силу, измеренную во время наполнения гелием горловины баллона. Математически заявлено:

Где:

  • l_nozla = подъем сопла

  • L_TOTAL = общий (Gross) Lift

  • W_BALLOON = Вес шарлана, и Все связанные ZIP, Строки и т. Д. не включают и . что-либо в вашем весе «полезной нагрузки» (например, камеры, трекеры, электроника и т. д.).

Почему важно знать о подъеме сопла?

Подъем сопла важен, потому что он дает вам фактическую подъемную силу за вычетом веса воздушного шара (и любых связанных с ним застежек-молний или аксессуаров, постоянно прикрепленных к воздушному шару). Наряду с массой полезной нагрузки это значение наиболее полезно для прогнозирования скороподъемности и максимальной высоты взрыва для заданного объема гелия.

Подъем сопла не включает вес парашюта, полезной нагрузки или чего-либо еще, что будет подниматься шаром.

Как измерить подъем сопла?

Самый простой способ измерить подъем сопла — во время надувания баллона. После отсоединения всех креплений наливного шланга и всего, что не будет постоянно прикреплено к воздушному шару во время полета, используйте рыбью шкалу или другое измерительное устройство, чтобы записать величину подъемной силы, создаваемой воздушным шаром.

Для быстрой и легкой накачки и легкого измерения подъема сопла мы рекомендуем использовать нашу систему накачки Quick-Fill.

Если у вас нет под рукой рыбьей чешуи или другого измерительного устройства, вы можете прикрепить к воздушному шару ведро (или кувшины с водой) и продолжать добавлять груз до тех пор, пока воздушный шар не станет нейтрально плавучим. В этот момент вы знаете, что присоединенная масса равна подъемной силе сопла, поэтому вы можете отсоединить все и измерить ее в нормальном масштабе, чтобы определить подъемную силу сопла.

Чтобы получить оценку подъемной силы сопла на основе количества гелия, которое было использовано для наполнения баллона (требуется, если вы не используете весь баллон известного объема или газовый регулятор, измеряющий объем), можно оценить объем газа — и, следовательно, подъемную силу — с помощью изображений.

  • Сначала сделайте снимок воздушного шара и оцените высоту и ширину воздушного шара по осям X и Y.

  • Затем используйте уравнение в разделе ссылок внизу этого поста. Аппроксимируйте воздушный шар как трехмерный эллипсоид и оцените объем гелия в воздушном шаре, чтобы рассчитать подъемную силу.

  • Не забудьте вычесть вес баллона, чтобы получить окончательное значение подъемной силы сопла!

Как используется подъемник сопла?

Чтобы рассчитать, сколько гелия требуется для достижения определенной высоты взрыва (и соответствующей скорости набора высоты), мы рекомендуем использовать калькулятор на Habhub здесь.

  1. Введите измеренную массу полезной нагрузки. То есть вес всего, что будет крепиться к воздушному шару (трекер, парашют, стропы, утеплители и т.д.). Сделай , а не включают массу баллона или любых стяжек или других предметов, которые будут прикреплены к баллону при измерении подъема сопла во время наполнения.

  2. Выберите размер баллона HAB .

  3. Укажите либо целевую высоту взрыва , либо целевую скорость набора высоты. Примечание: в зависимости от размера вашего воздушного шара и веса вашего полезного груза существует максимальное значение высоты взрыва, которое возможно. Чем ниже высота, которую вы укажете, тем больше гелия потребуется во время заполнения. Это связано с тем, что требуется больше газа, чтобы воздушный шар лопнул раньше, что может быть нелогичным.

  4. Калькулятор укажет необходимый объем гелия, время полета и другие полезные параметры.

Расширенные параметры

Калькулятор Habhub имеет несколько расширенных параметров для опытных пользователей, желающих точно настроить расчеты.

Автор TheOtherJesse — собственная работа, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5397489

  1. Газ — При использовании другого газа, кроме гелия, обязательно измените параметр «Газ», чтобы рассчитать соответствующее значение подъемной силы. Различные газы (одного и того же объема) приводят к разным значениям подъемной силы!

  2. Плотность воздуха — плотность воздуха, принятая калькулятором Habhub, является средним значением (на уровне моря). Если вы запускаете в особенно жаркий или холодный день, вы можете соответствующим образом отрегулировать плотность воздуха, чтобы обеспечить более точные прогнозы значений подъемной силы.

  3. Диаметр разрыва — это приблизительное значение диаметра разрыва для баллонов Kaymont размера HAB-1000 и ниже. Для более точной оценки высоты взрыва для воздушных шаров разного размера вы можете настроить этот диаметр взрыва (в метрах) на основе этой страницы здесь.

  4. Плотность газа — настраивается автоматически в зависимости от выбранного вами газа.

  5. Модель плотности воздуха — градиент плотности по умолчанию для зависимости от высоты. Чтобы увидеть, как изменяется плотность воздуха в зависимости от высоты в обычный день, воспользуйтесь калькулятором высоты и плотности здесь. Оставьте для этого параметра значение по умолчанию, если не известно, что оно отличается от вашего места запуска.

  6. Balloon Cd — это коэффициент сопротивления по умолчанию для вашего воздушного шара. Трехмерная сфера имеет коэффициент сопротивления Cd=0,47. Однако, когда метеозонд поднимается и к его днищу прикреплена полезная масса, он приобретает слегка вытянутую форму и становится более обтекаемым (меньшее сопротивление), чем сфера. Cd=0,3 — это значение по умолчанию, используемое для метеозондов, которое можно изменить, если у вас есть более точные данные о прошлых запусках для вашей конкретной конфигурации. Некоторые общие коэффициенты сопротивления для стандартных форм можно увидеть справа. Примечание: на данный момент предполагается, что все сопротивление только создается воздушным шаром, и что полезная нагрузка не создает никакого сопротивления. Мы расширим это приближение в будущих статьях о космическом лагере.

  7. Ускорение — Если вы не запускаете с Луны или Международной космической станции, оставьте это значение по умолчанию для ускорения свободного падения на Земле!

Справочные уравнения

Форма эллипсоида, приблизительно соответствующая диаметру метеозонда

Чтобы вычислить объем эллипсоида (трехмерного эллипса), используйте:

, где a, b и c – радиусы по трем разным осям (для грубой оценки можно измерить радиус воздушного шара и предположить, что это сфера, у которой a=b=c).

Подъемную силу для данного газа можно оценить, вычислив количество более тяжелого воздуха, вытесняемого более легким гелием. 92),

  • , а V — объем воздушного шара (не путать со скоростью в других уравнениях).

    • Убедитесь, что вы используете одинаковые единицы измерения! Мы рекомендуем единицы СИ: метры, килограммы, секунды и ньютоны (значение равнодействующей силы).

    Habhub устанавливает силу сопротивления плюс вес полезной нагрузки, равный подъемной силе сопла, чтобы рассчитать скорость подъема. Это второй закон Ньютона — сумма сил в вертикальном направлении равна произведению массы на ускорение. 92), которая представляет собой двумерную площадь поперечного сечения аэростата при его максимальном диаметре (двумерная круговая площадь)

    Обратите внимание, что сопротивление и вес полезной нагрузки действуют в одном направлении (к земле), а сопло подъемная сила (которая включает уже учитываемый вес воздушного шара) действует вверх, в противоположном направлении.

    Поскольку известны все переменные, кроме скорости воздушного шара, ее можно решить, и она предоставляется.

    В следующих выпусках журнала «Космический лагерь» мы расскажем, как добавить ветра в уравнение. В космос, курсанты!

    Tagged: Calculate, Calculator, Education, Habhub, Сопловой подъемник, SPACE Camp

    air-consumption-chart

    Стандартные машины — сопла прямого давления

    Чтобы определить расход воздуха с абразивом, щелкните используемое сопло (внутренний диаметр) и перетащите ползунок, чтобы указать давление воздуха.
    Расход зависит от насадки; это не зависит от используемой дробеметной машины. Наименьшее внутреннее отверстие форсунки можно определить с помощью манометра Hodge Clemco или просто вставив стандартное сверло в соответствии с размером внутреннего отверстия.

    Форсунка (ID)


    1/8 дюйма (0,125 дюйма) (3,2 мм)
    3/16 дюйма (0,188 дюйма) (4,8 мм)
    1/4 дюйма (0,25 дюйма) (6,4 мм)
    5/16 дюйма (0,313 дюйма) (7,9 мм)
    3/8 дюйма (0,375 дюйма) (9,5 мм)
    7/16 дюйма (0,438 дюйма) (11,1 мм)
    1/2 дюйма (0,5 дюйма) (12,7 мм)

    Давление воздуха в сопле

    слайдер

    PSI = бар

    Расход сжатого воздуха и абразива

    кубических футов/минуту (CFM)

    кубических метров/минуту

    Обратите внимание, что результат расчета основан на новой/чистой форсунке.

    В качестве альтернативы используйте приведенную ниже таблицу – чтобы определить требуемый объем кубических футов в минуту, найдите размер сопла в левом столбце и давление воздуха в верхнем ряду.

    Таблица расхода воздуха (куб. фут/мин) Давление на сопле
    бар 0,3 0,7 1,0 1,4 1,7 2,0 2,4 2,8 3,0 3,4 3,8 4,0 4,8 5,5 6,2 7
    фунтов на квадратный дюйм 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100
    1/8″
    (3 мм)    		 3,9 5,5 6,7 7,7 8,8 10,0 11. 00 12,3 13.00 14,50 15,50 16,80 19.00 21.20 21,70 25,80 А
    8,0 10,0 11.30 15.10 15.10 17.00 18.00 20.30 Б
    0,31 0,37 0,43 0,48 0,51 0,57 С
    3/16″
    (5 мм)    		 9,6 13,6 16,7 18,3 19,6 21,8 24.00 25,6 28.00 32,40 35,00 36,80 40,20 47,60 48,00 55,80 А
    18,0 22,0 26. 00 30.00 33,00 38,00 41,00 45,00 Б
    0,73 0,84 0,92 1,06 1,15 1,26 С
    1/4″
    (6,5 мм)    		 15,4 21,8 26,7 30,8 34,5 40,0 44,7 49,1 53,80 58,20 63,0 67,00 76,00 85,00 92,80 103.00 А
    18,0 21,0 25,0 28,0 31,0 34,0 38,0 41,0 44,0 47,0 51,0 54,0 61,0 68,0 74,0 81,00 Б
    1,31 1,51 1,71 1,90 2,08 2,27 С
    5/16″
    (8 мм)    		 24,1 34,0 41,7 48,2 54,0 63,0 70,0 76,7 84,0 91. 00 96,0 105.00 119.00 132.00 146.00 162,00 А
    23,0 29,0 35,0 41,0 47,0 53,0 59,0 65,0 71,0 77,00 83,0 89.00 101.00 113.00 126.00 137,00 Б
    2,16 2,50 2,83 3,16 3,53 3,84 С
    3/8″
    (9,5 мм)    		 34,6 49,0 60,0 69,0 77,0 90,0 100,0 110,0 120,5 130,0 140,4 151. 00 171,00 191.00 212.00 231,00 А
    32,0 40,0 49,0 57,0 66,0 74,0 83,0 91,0 100,0 108.00 117,0 126.00 143,00 161,00 173.00 196.00 Б
    3,02 3,53 4,00 4,50 4,85 5,50 С
    7/16″
    (11 мм)    		 47,3 66,6 81,8 94,6 105,8 123,5 137,2 150,4 164,6 178,40 191,5 205,80 233,30 260,70 285,00 326. 00 А
    50,0 61,0 72,0 83,0 94,0 105,0 116,0 124,0 138,0 147,00 159,0 170.00 194.00 217,00 240,00 254,00 Б
    4,12 4,76 5,44 6,09 6,73 7.11 С
    1/2″
    (12,5 мм)    		 61,6 87,0 107,0 123,0 138,0 161,0 179,2 196,3 215,0 232,00 251,0 268,00 304.00 340,00 377,00 412.00 А
    68,0 82,0 96,0 110,0 124,0 137,0 152,0 165,0 181,0 195,0 210,0 224. 00 252,00 280,00 309.00 338,00 Б
    5,46 6,28 7,06 7,85 8,65 9,46 С
    A = выпуск свободного воздуха через отверстие B = Выпуск абразива с воздушным транспортом C = кубический метр в минуту

    Всасывающие пистолеты

    Всасывающие кубических футов в минуту при (psi) Кубический метр в минуту при (бар)
    Струйный пистолет Сопло 50 60 70 80 90 100 3,4 4.

    No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *