книги / Отопление и вентиляция. Отопление

В силу ряда причин, о которых будет речь в дальнейшем, количество воды, проходящее через нагревательные приборы и отдельные трубы системы центрального отопления, прихо­ дится регулировать. В некоторых случаях требуется полно­ стью прекратить проход воды. Для выполнения этих задач служит запорно-регулирующая арматура, т. е. краны различ­ ного характера. Не производя подробного описания конструк­ тивных деталей арматуры, рассмотрим ее с чисто принципиаль­ ной стороны- К запорно-регулирующей арматуре относятся собственно краны, задвижки, вентили и клапаны.

Примером к р а н а может служить пробочный кран, изобра­ женный на рис. 15, а. Он состоит из конического кожуха 1,

вкотором вращается конический цилиндр 2; внутри цилиндра сделана прорезь 3. Если ось прорези конического цилиндра (пробки) совпадает с осью трубы, на которой установлен кран, то теплоноситель может свободно проходить через прорезь, и кран бывает открыт.

Если установить ось прорези под прямым углом к оси трубы, теплоноситель не может пройти через кран. В этом случае кран закрыт. При положении оси прорези под углом менее 90° и более 0° по отношению к оси трубы, через кран может проходить некоторое количество воды — тем меньше, чем больше угол. Вследствие быстрого уменьшения сечения для прохода теплоносителя при повороте конического ци­ линдра пробочным краном трудно регулировать количество проходящего теплоносителя. Потому он применяется только

втех случаях, когда необходимо либо пропускать теплоноси­ тель полностью, либо полностью закрыть проход ему.

Один из видов з а д в и ж е к изображен на рис. 15, б. Шпиндель А, перемещаемый с помощью вращения маховика, поднимает за собой плашки В. По мере их поднятия живое сечение для прохода теплоносителя увеличивается, а при опу­ скании — уменьшается. В крайнем нижнем положении кони­ ческая насадка на шпинделе расклинивает плашки, что обе­ спечивает плотность закрытия.

61

а )

■s

[ш еш !

Простейший в е н т и л ь изображен на рис. 15, в. В корпусе вентиля имеется перегородка с отверстием для прохода тепло­ носителя, закрываемая золотником, насаженным на конце вращающегося шпинделя. Вращая маховик, можно поднимать и опускать золотник. Количество поступающего теплоноси­ теля регулируется путем изменения высоты щели, остающейся между золотником и отверстием. Вентиль присоединяют обыч­ но к трубопроводу так, чтобы теплоноситель шел в направ­ лении, показанном стрелкой. Тогда при закрытии вентиля давление теплоносителя не будет передаваться на сальнико­ вое уплотнение шпинделя. Недостатком описанного типа вентиля является большое создаваемое им сопротивление, так как теплоноситель проходит через него по {/-образному пути. Создано несколько рациональных конструкций вентилей, в которых сопротивление сравнительно мало. Примером мо­ жет служить вентиль «Косва», изображенный на рис. 15, г.

Описанные типы арматуры дают возможность не только регулировать количество теплоносителя, но и исключают протечку теплоносителя при полностью закрытом проходе для последнего.

Для регулирования теплоносителя можно применять и более

ирегулируется его поступление.

Внекоторых случаях бывает необходимо регулировать

2 и 1 окажутся открытыми. При повороте на промежуточный угол можно изменять относительное количество теплоноси­ теля, поступающего в трубы 2 и /. Поскольку вращать пробку более чем на 45° не нужно, то ручка, вращающая шпиндель, имеет загнутый носик (ограничитель), который пропущен в ду­ говую щель, сделанную в круглой пластинке, насаженной на корпус крана. Эта щель дает возможность вращать шпиндель не более как на указанный угол.

Очень часто приходится ограничивать количество тепло­ носителя, проходящего по трубе, некоторым наивысшим пре­ делом и вместе с тем надо иметь возможность регулировать

SA

количество проходящего теплоносителя от максимума до нуля. Указанным требованиям отвечают так называемые к р а н ы д в о й н о й р е г у л и р о в к и . Пример такого крана изображен

на рис. 15, ж. Кран является комбинацией пробочного крана и задвижки. Полая пробка с прорезью, показанная на рисунке в наивысшем возможном положении, может быть путем много­ кратного вращения шпинделя (имеющего винтовую нарезку) опущена до такого положения, когда низ пробки прижмется ко дну корпуса крана. По мере опускания пробки поперечное сечение прорезей, остающееся для прохода теплоносителя, будет уменьшаться. Таким способом можно отрегулировать высоту расположения пробки с таким расчетом, чтобы в поло­ жении, когда ось прорези совпадает с осью трубы, количе­ ство теплоносителя не превосходило заданного. Чтобы иметь возможность вращать шпиндель многократно, маховик наса­ живается на него так, чтобы имеющийся на нем загнутый носик

10горячая вода вводится в верхнюю часть прибора, а охлажденная вода удаляется из нижней части прибо­ ра, при установке крана на нижней трубе при закрывании крана цир­

64

Г л а в а III

ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

§ 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАВИТАЦИОННОГО ДАВЛЕНИЯ. РАСЧЕТНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ

При использовании воды для передачи тепла от генератора тепла (например, котла) к нагревательным приборам прихо­ дится прежде всего учитывать некоторые свойства воды. Вода практически несжимаема, тогда как коэффициент объемного расширения ее значительно меняется в зависимости от ее тем­ пературы. В среднем в диапазоне от +20 до 100° он состав­ ляет примерно 0,00045. Равным образом значительно изменяет­ ся и растворимость воздуха в воде: при нагревании воды до температуры свыше 40° растворимость воздуха резко падает и он начинает выделяться из воды.

Принцип работы системы водяного отопления с естествен­ ной циркуляцией воды может быть уяснен из рис. 17, на ко-

j i / Расширительный сосуд

£

I

Рис. 17

56

тором показана элементарная схема, состоящая из котла, одного нагревательного прибора и труб, соединяющих котел и нагре­ вательный прибор. В высшей точке системы имеется откры­ тый резервуар, называемый р а с ш и р и т е л ь н ы м с о с у д о м . Этот резервуар служит для вмещения прироста воды при ее нагревании и для удаления из системы воздуха при заполне­ нии ее водой, а так же удаления воздуха, выделяющегося в процессе нагревания воды.

Предположим, что трубы снабжены настолько хорошей теплоизоляцией, что охлаждения в них воды практически не заметно. Допустим, что в котле вода будет нагреваться от температуры t0 до температуры tt, а в приборе отдавать свое

тепло, охлаждаясь от температуры tTдо температуры t0. Тогда

впроизвольно выбранном контрольном сечении нижней трубы /-/ давление столба воды слева будет равно:

AiTo + Л2( - - -У г} ) + Л37г + Л4тг + Л5тг,

а давление справа:

AiTo + Л2т0 + А3То + *4( ^ - 5^ ) +

где 7 — удельное давление, т. е. давление столба воды в 1 м, выраженное в ньютонах на квадратный метр (н/м2).

Следует иметь в виду, что символом 7 обозначался объем­ ный вес воды. Поэтому размерность давления получалась в

Из рис. 17 можно увидеть, что давление справа превышает давление слева. Разность давлений вызовет циркуляцию воды по направлению часовой стрелки. Так как в пределах высоты А, и Л5 столбы воды уравновешиваются, то их можно не при­ нимать в расчет. Тогда разность давлений, или, как ее принято

В пределах высоты А4 и Л2 будут справедливы равенства:

Иными словами, результат расчета не изменится, если считать, что охлаждение воды в нагревательном приборе и нагревание ее в котле происходят не постепенно, а внезапно— на уровне середины высоты прибора и середины высоты котла. Тогда (см. рис. 18) можно написать:

Р = (и,5//2 + Л3 + 0,5А4) IQ— (0,5А2 + А3 + 0,5А4)тг

можно легко определить гравитационное давление, вызываю­ щее циркуляцию воды в более сложной установке, в которой вода последовательно проходит два нагревательных прибора

Подобное выражение можно вывести и для любого числа приборов, через которые последовательно проходит вода.

Для упрощения ряда расчетов последнее выражение (25) можно представить в ином виде, если отсчитывать высоты от некоторой произвольной плоскости А-А. Тогда

Р = ( Я 2 - щ (То - Тг) + ( Я 3 - Щ (т „ - Тг).

68

-------- 1-ЕЕЁ-

■:7?}/?yzh?A

Рис. 19

Последнее уравнение можно прочитать так: гравитацион­ ное давление равно сумме произведений из высот расположе­ ния центров охлаждения и нагревания (над некоторой произ­ вольной плоскостью) на разность удельных давлений после каждого центра и до него.

Кроме последовательного включения нагревательных при­ боров, показанного на рис. 19, часто производится и парал­ лельное включение их (рис. 20). В этом случае гравитацион­ ные давления в обоих приборах будут различны.

Для нижнего прибора

P l = hA l o ~ Т г ) K /-W 2 -

Для верхнего прибора

Р2== Но(YO Тг) Н/-«2-

Очевидно, наличие избыточного давления (Р2—Р,) для рерхнего нагревательного прибора приведет к более интен­

69

сивному движению воды по участкам труб, изображенным на рис. 20 толстыми линиями, в ущерб нижнему прибору. Поэтому для того, чтобы через каждый из приборов проходило задан­

принимают в зависимости от экономических соображений. Если температуру охлажденной (обратной) воды принять 80°,

4 , 19(95- 80)

где 4,19 — теплоемкость воды, кдж.кг-град.

Если температуру охлажденной воды принять + 603, то ее требуется подвести за 1 час

—= 6.8 д.

4 , 19(95- 60)

Следовательно, во втором случае можно принять трубы меньшего диаметра по сравнению с первым.

С другой стороны, в первом случае средняя температура теплоносителя в приборе будет равна:

55+J*? = 87,5°,

70