Принцип работы элеватора. Коэффициент инжекции.

Схема элеваторного смесителя, графики давлений и скоростей в его проточной части показаны на рис. 3.1. Работает элеватор следующим образом. Высокотемпературная вода выходит из сопла 2 со скоростью w\ в виде струи, несущей большой запас кинетической энергии. Скорость создается в результате срабатывания в пределах сопла избыточного давления (по отношению к давлению в начале камеры смешения), равного сумме располагаемого перепада давления в тепловой сети перед элеватором и перепада давления во всасывающем коллекторе Др_р+ +Ар_вс- Активная рабочая струя захватывает пассивные массы окружающей воды, передает им часть своей энергии и образовавшийся смешанный поток движется в проточной части струйного аппарата. В'камере смешения в результате обмена импульсами происходит выравнивание поля скоростей потока и за счет высвобождающейся кинетической энергии растет его статическое давление. В конце камеры смешения статическое давление увеличивается на Ар_к- После камеры смешения поток поступает в диффузор, где тормозится и его статическое давление увеличивается на Ар_д.

 

Рис. 3.1. Схема элеватора (а), график давлений (б) и график скоростей (в)

/ — всасывающий коллектор; 2 —сопло; 3 — камера смешения; 4 — диффузор; 5 — горловина камеры смешения; 6 — приемная камера; gi G₂, G₃ — массовые расходы; высокотемпературной воды из подающей линии, подмешиваемой воды из обратной линии, смешанной воды в системе отопления; р _пэ, р_оэ, р_сэ — давления: в подающем и обратном трубопроводах перед элеватором, в системе отопления после элеватора; w\, W₂, w₃, w_t — скорости: при истечении из сопла, при входе в камеру смешения, при входе в диффузор и выходе из него; Дрр, Др_вс> Лр_к> ^Рд' ^ см~ перепады давления: располагаемый перед элеватором, во всасывающем коллекторе, в камере смешения, в диффузоре, создаваемый элеватором; F,, Р_г, F₃, F_t — сечения; на выходе из сопла, при входе в камеру смешения для подсасываемого потока (кольцевой зазор), горловины камеры смешения, на выходе из диффузора; I 'д — длины: камеры смешения и диффузора

 

В рассматриваемой конструкции элеватора при движении воды через всасывающий коллектор 1 (см. рис. 3.1) давление падает, а скорость растет. В связи с этим при входе в камеру смешения подсасываемый поток имеет скорость w₂, соизмеримую со скоростью струи, вытекающей из сопла, w\. Следовательно, активная струя эжектирует массы из потока, движущегося с большой скоростью. Такие элеваторы относятся к струйным аппаратам с большой скоростью эжекции. Если всасывающий коллектор сделать широким, чтобы скорость да₂~0, тогда получим элеватор с малой скоростью эжекции, характеризуемый меньшим КПД.

При движении потоков в струйном аппарате происходят потери энергии. Основными потерями являются потери на удар при смешении потоков. Для снижения этих потерь необходимо уменьшить разность между скоростями активного w\ и пассивного ш₂ потоков, что и достигается в аппаратах с большой скоростью эжекции. Несмотря на дополнительные потери энергии, связанные с созданием скорости подсасываемой воды и дополнительным торможением потока (восстановлением давления), эффективность работы элеватора повышается.

Большое значение имеет профиль всасывающего коллектора, так как при плохом профиле потери в коллекторе могут оказаться больше выигрыша в потерях на удар.

Давление во всасывающем коллекторе снижается, поэтому при торможении потока сначала необходимо восстановить давление, затраченное на создание скорости подсасываемой воды во всасывающем коллекторе, а потом создать избыточное. Восстановление давления связано с дополнительными потерями, которые для повышения эффективности струйного аппарата должны быть максимально уменьшены путем соответствующей профилировки • его проточной части и сокращения потерь на трение. При неоптимальном профиле проточной части и значительных потерях энергии на трение элеватор с большой скоростью эжекции не даст выигрыша в КПД.

U^p_см- расчетный коэффициент смешения (инжекции).

где t₁, t₂, t_см, - соответственно температура воды на входе в абонентский узел, на выходе из него и после элеватора, ^оС.