Горизонтальная гидрострелка: Гидрострелка для отопления – устройство, чертежи, сжемы

Гидрострелка для отопления — назначение и основные параметры

Система отопления – это достаточно сложный «организм» для эффективного функционирования которого требуется добиться максимального согласования, балансировки работы всех его элементов. Добиться такой «гармонии» — не так просто, особенно если система сложная, разветвленная, включающая несколько контуров, различающихся и по принципу работы, и по температурному режиму. Кроме того, отопительные контуры отдельные приборы теплообмена могут иметь свои устройства автоматической регулировки и обеспечения работы, которые своим вмешательством не должны оказывать влияния на функциональные возможности «соседей».

Гидрострелка для отопления

Существует несколько подходов к достижению подобного «унисона», но одним из наиболее простых и эффективных способов является совсем несложное, но очень эффективное устройство – гидравлический разделитель, или, как его чаще называют, гидрострелка для отопления. Что это за элемент, каков принцип его работы, как его правильно рассчитать и смонтировать – в настоящей публикации.

Для чего нужен гидравлический разделитель в системе отопления

Чтобы разобраться в предназначении гидрострелки, давайте вспомним, как вообще работает автономная система отопления.

• В простейшем варианте систему с принудительной циркуляцией можно представить так.

Простейшая одноконтурная система отопления

Схема приведена с большим упрощением. Так, на ней не показаны расширительный бак и элементы группы безопасности, просто из соображений «облегчения» рисунка.

К – котел, обеспечивает нагрев теплоносителя.

N1 – циркуляционный насос, благодаря работе которого теплоноситель перемещается по трубам подачи (красные линии) и «обратки» (синие линии). Насос может быть установлен на трубе или же быть входить в конструкцию котла – особенно это характерно для настенных моделей.

На замкнутом контуре труб врезаны радиаторы отопления (РО), обеспечивающие теплообмен – тепловая энергия теплоносителя передаётся в помещения дома.

При правильном подборе циркуляционного насоса по производительности и создаваемому напору в простейшей одноконтурной системе отопления, его может быть вполне достаточно в единственном экземпляре, и особой нужды в установке дополнительных устройств вроде бы и нет. Будет по этому поводу замечание – несколько позднее.

Циркуляционные насос – важнейший элемент системы отопления

Хотя и существуют схемы с естественной циркуляцией теплоносителя, следует все же установить циркуляционный насос – это резко поднимет эффективность работы системы отопления. Как выбрать циркуляционный насос для отопления, как просчитать оптимальные параметры прибора – в специальной публикации нашего портала.

• Для небольшого дома такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в здании побольше часто приходится использовать несколько контуров отопления. Усложним схему.

Справиться ли один насос с несколькими контурами? Далеко не факт…

На данном рисунке показано, что насос обеспечивает движение теплоносителя через коллектор (Кл), откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

— Один или несколько высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).

— Водяные теплые полы (ВТП), для которых уже температура теплоносителя должна быть значительно ниже, значит будут задействованы специальные термостатические устройства. Сенсорная длина контуров теплых полов также обычно превышает в несколько раз обычную радиаторную разводку.

— Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Справится ли наш единственный насос с такой нагрузкой, с таким расходом теплоносителя? Наверное, нет. Конечно, существуют модели высокой производительности и мощности, с большими показателями создаваемого напора, но не беспредельны возможности и самого котла. Его теплообменник и внутренние патрубки рассчитаны на определенную производительность и создаваемое давление, и завышать эти значения – не следует, так как это вполне может привести к выходу из строя дорогостоящей котельной установки.

Да и сам насос, если будет работать постоянно на пике своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, вряд ли прослужит долго. Это не говоря даже о повышенной шумности мощного оборудования и немалом расходе электроэнергии.

• Какой выход – устанавливать на каждый контур собственный циркуляционный насос, рассчитанный по параметрам своей «подсистемы», которую он обслуживает.

Работа нескольких насосов требует обязательного согласования, иначе система будет разбалансированной

Итак, на каждый из контуров установлен собственный насос. Проблема решена? Увы, это далеко не так – она просто перешла в «другую плоскость» и даже усугубилась!

Чтобы такая системы работала стабильно, необходим очень точный расчет насосного оборудования. Но даже это, скорее всего, не сделает столь сложную схему равновесной. Насосы, как правило, увязаны с системами термостатического регулирования каждого из контуров, то есть их текущие, на данный момент, эксплуатационные характеристики – величины изменяющиеся. Один контур временно приостанавливает свою работу, другой, наоборот, включается. Не исключены варианты одновременного функционирования или, наоборот, временного простоя всех насосов. Циркуляция в одном контуре может создать инерционное, «паразитное» перемещение теплоносителя в другом, там, где это в настоящий момент не требуется – и так далее, разнообразных вариантов может быть немало.

В итоге это нередко приводит к недопустимому перегреву теплых полов, к неравномерности отопления различных помещений, к «запиранию» контуров и к другим негативным явлениям, которые сводят на нет старания хозяев создать высокоэффективную систему.

А хуже всего в этом случае насосу, установленному около котла – вся нестабильность параметров системы в первую очередь отражается на его работе, и в конечном итоге – на «раздерганном», не поддающимся точным регулировкам функционировании котла. А ведь нередко в крупных домах устанавливаются каскадно два и более котлов – управление такой системой становится вообще чрезвычайно сложной, почти невыполнимой задачей. Все это вызывает быстрый износ дорогостоящего оборудования.

• А выход, оказывается, совсем прост – необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Проблема балансировки решается установкой гидравлического разделителя (гидрострелки)

Именно эту функцию и выполняет гидравлическая стрелка (ГС). Это нехитрое устройство устанавливается между котлом и коллектором.

Правильное полное название гидрострелки – гидравлический разделитель. Стрелкой ее назвали, по всей видимости, потому, что она способна перенаправлять гидравлические потоки теплоносителя, обеспечивая сбалансированность всей системы в целом.

Конструкция обычной гидрострелки — чрезвычайно проста

Конструктивно этот элемент представляет собой полую трубу круглого или прямоугольного сечения, заглушенную с обоих торцов, с двумя парами патрубков – выходных, для подачи, и входных – для трубы «обратки».

По сути, образуются два взаимосвязанных, но, по сути – независимых друг от контура: малый конур котла и большой, включающий коллектор со всеми разветвлениями на остальные контуры. В каждом из этих двух контуров свой расход и скорость движения теплоносителя, которые не оказывают сколь-нибудь значимого влияния друг на друга. Обычно показатель Q1 – величина стабильная, так как насос котла работает постоянно на одних оборотах, Q2 – изменяющаяся по ходу текущей работы системы отопления.

По сути, система разделяется на малый контур котла и большой — с приборами теплообмена.

Диаметр трубы подбирается таким образом, чтобы создавался участок пониженного гидравлического сопротивления, что позволяет выровнять давление в малом контуре, поставить его вне зависимости от работы или простоя рабочих контуров. В целом это приводит к сбалансированной работе каждого из участков системы отопления, к плавному, не подверженному скачкам давления и температуры функционированию котельного оборудования и всей системы в целом.

Как работает гидравлический разделитель

В принципе, возможны три режима функционирования гидравлического разделителя.

Иллюстрация	Описание режима работы гидрострелки
	Это – практически идеальное, равновесное состояние системы. Напор, созданный насосом малого контура котла равен суммарному напору всех контуров отопления (Q1 = Q2). Температура на входе и выходе подачи равны (t1 = t3). Аналогичная ситуация и на патрубках «обратки» (t2 = t4) . Вертикальное перемещение теплоносителя минимально или даже вовсе отсутствует. На практике такая ситуация если и встречается, то крайне редко, эпизодически, так как параметры работы контуров отопления имеют тенденцию к периодическому изменению.
	Ситуация вторая. Суммарный расход теплоносителя в контурах отопления превышает аналогичный показатель насоса котла (Q1 . По сути, можно охарактеризовать так, что «спрос» на воду превышает то, что может «предложить» котел. Ситуация достаточно часто встречающаяся, когда одновременно задействовано большинство контуров. В этом случае образуется вертикальный восходящий поток от патрубка обратки большого контура к патрубку подачи. Перемещаясь вверх, вертикальный поток перемешивается с горячим теплоносителем, поступающим от котла. Температурный режим: t1 > t3, t2 = t4.
	Ситуация диаметрально противоположная – расход в малом контуре (не изменяясь номинально) стал выше, чем суммарно в контурах отопления (Q1 > Q2). «Предложение» превысило «спрос» на теплоноситель. Типичные причины такой ситуации: – срабатывание термостатической аппаратуры на контурах отопления или на бойлере косвенного нагрева, временно выключающей подачу теплоносителя. – временное полное отключение одного или нескольких контуров из-за невостребованности в отоплении тех или иных помещений. – временный вывод из эксплуатации контуров для проведения ремонтных или профилактических работ. – запуск котельного оборудования для прогрева, с постепенным ступенчатым подключением рабочих контуров. Ничего критичного не происходит – контур котла работает в большей части «на себя», перекачивая основной объем теплоносителя по малому кругу. В самой гидрострелке образуется вертикальный нисходящий поток, от подачи к «обратке». Температурный режим: t1 = t3, t2 > t4 . При таком режиме работы температура в «обратке» достаточно быстро доходит до порога срабатывания автоматического отключения котельного оборудования, чем достигается рациональное использование топлива.

Гидравлический разделитель может выполнить еще ряд полезных функций.

• Прежде всего – обещанное замечание про систему отопления не самого разветвленного типа. Гидрострелка может стать полезным, а иногда даже – и обязательным элементом в том случае, если теплообменник котла изготовлен из чугуна.

Чугунные теплообменники не любят резких перепадов температур — могут дать трещину

При всех своих достоинствах этот металл все же обладает существенным недостатком – механической и термической хрупкостью. Резкий перепад температуры с большой амплитудой может привести к появлению трещины в чугунной детали. Таким образом, при розжиге системы отопления в холодное время года может возникнуть очень существенная разница температур – в топке и в трубе обратки. Прогрев теплоносителя в большом контуре займет немало времени, и этот период является весьма критичным для чугунного теплообменника. А вот если контур «укоротить», то есть запустить через гидравлический разделитель, нагрев теплоносителя осуществится гораздо быстрее, и вероятность деформации теплообменника котла будет минимальной.

Цены на гидравлический разделитель STOUT

Гидравлический разделитель STOUT

Кстати, некоторые производители котельного оборудования с чугунными теплообменниками прямо указывают на необходимость установки гидрострелки – нарушение этих требований влечет прекращение гарантийных обязательств.

• Резкое расширение объема в трубе гидрострелки и вызванное этим падение скорости движения жидкости вполне можно дополнительно «поставить на службу».

Возможные дополнительные функции гидрострелки — сепарация воздуха и очистка теплоносителя от твердых взвесей

1. Полностью исключить газообразование в теплоносителе – практически невозможно, поэтому в системе отопления устанавливаются спускные краны Маевского или автоматические воздухоотводчики – в группе безопасности, на радиаторах отопления и т.п. Очень эффективным, за счет большого объема, сепаратором воздуха способен стать и гидравлический разделитель. Для этого на него сверху врезают автоматический воздухоотводчик (поз. 1). Кроме того, на моделях заводского производства часто внутри цилиндра устанавливается специальная мелкоячеистая сетка, которая способствует активному отделению растворенного воздуха от жидкости с последующим выпуском его через отводчик.
2. Резкое замедление скорости потока способствует гравитационному оседанию твердых взвесей, появление которых вполне вероятно в теплоносителе. Если снизу установить кран (поз. 2), то появится возможность регулярно очищать систему от скопившегося шлама.

Видео: Анимированная демонстрация функционирования гидравлического разделителя

Специфика конструкции гидравлического разделителя

Как видно из изложенного, конструкция гидравлического разделителя – достаточно незамысловата. Тем не менее, она должна подчиняться определенным правилам.

В продаже в специализированных магазинах можно встретить немало предложений, разных размеров и конфигураций, то есть имеется возможность подобрать модель, максимально по своим параметрам подходящую под имеющуюся или планируемую систему отопления. Нередко встречаются оригинальные модели, которые конструктивно совмещают и сам гидравлический разделитель, и коллектор для подключения контуров. Иногда можно увидеть гидрострелки и вообще необычной звездчатой конфигурации.

Разнообразные варианты гидравлических разделителей заводского изготовления

Однако, если посмотреть на стоимость этих изделий, то наверняка возникнет мысль о возможности самостоятельного изготовления. И вправду, для хозяина дома, знакомого со слесарными и сварочными работами смонтировать гидравлический разделитель – не должно составить особого труда. Главное, соблюсти рекомендуемые размерные параметры, которые обеспечат оптимальную функциональность прибора.

Классическая схема гидравлического разделителя основывается на правиле «трех диаметров». Как это выглядит – показано на схеме.

«Классическая» схема по принципу «трех диаметров»

Диаметры, безусловно, показывают внутренний, условный проход, вне зависимости от толщины стенок.

Другая схожая схема — с патрубками, чередующимися по высоте. Ее пропорции показаны на второй схеме.

Схема с чередованием патрубков по высоте

Считается, что «ступенька вниз» для подачи будет способствовать лучшей сепарации газов, а «ступенька вверх» на обратке эффективнее отделяет твёрдые взвеси.

Как рассчитать диаметр гидрострелки D – будет рассказано в следующем разделе публикации. А пока что стоить заметить, что подобное соотношение диаметров выбрано неслучайно. Одна из главных целей – обеспечить скорость вертикальных потоков в пределах 0,1 ÷ 0,2 м/с, не более. Для чего это нужно:

• Минимальная скорость обеспечивает максимальную очистку теплоносителя от шлама, способствует лучшей сепарации воздуха.
• При небольшой скорости обеспечивается наиболее качественная естественная конвекция горячего, из подачи, и остывшего, из «обратки» теплоносителя. Это создает определенную температурную градацию по высоте – подобным свойством нередко пользуются применяя гидрострелка в качестве коллектора с разным температурным напором — отдельно для высокотемпературных (радиаторы или бойлер) и низкотемпературных («теплые полы») контуров. Такой подход позволяет снизить нагрузки на терморегулирующее оборудование, повысить общую эффективность каждого из контуров и всей системы в целом.

Гидравлический разделитель, позволяющий добиться градиента температур по высоте

Следует сказать, что вертикальное расположение гидрострелки, хотя и считается «классическим», но отнюдь не является догмой. Если не брать в расчет функции отделения из теплоносителя воздуха и сбора твердых взвесей, то, в зависимости от конкретных условий расположения труб в системе отопления, можно принять и горизонтальный вариант. Причем, даже расположение патрубков подачи и обратки котлового и отопительного контуров тоже может меняться. Несколько примеров представлено на схеме ниже.

Возможные схемы горизонтального размещения гидравлического разделителя

При таком расположении гидравлического разделителя требование к минимизации скорости потока в нем уходит на «второй план» — отделения осадков не требуется, а смешивание происходит за счет встречного направления потоков из первичного котлового контура и контура отопления. Это позволяет задействовать при изготовлении трубы меньшего диаметра. Но при этом необходимо создать условия, чтобы обеспечивалось качественное перемешивание. Для этого подающий и обратный патрубки каждого их контуров должны быть разнесены на расстояние, не менее чем четыре диаметра d, и при этом при любом диаметре патрубка эта дистанция не может быть менее 200 мм.

Пример смонтированной горизонтальной гидрострелки

Гидрострелка не обязательно всегда является сварной стальной конструкцией. Можно встретить немало примеров, когда мастера их изготавливают из медных труб или даже из полипропилена – такое устройство вообще будет стоить совсем недорого. Правда, при использовании пластика температурный режим в системе отделения не должен превышать максимальных 70 °С.

Гидравлический разделитель выполнен из полипропиленовых труб

Можно встретить и совсем неожиданные решения. Так, например, гидравлический разделитель выполняют из труб небольшого диаметра, придавая ему вид решетки. При таком подходе вполне можно ограничиться полипропиленовыми или даже металлопластиковыми трубами Ø 32 мм.

Решетчатый гидравлический разделитель из труб небольшого диаметра

Следуя этому же принципу, некоторые мастера устанавливают вместо такой решетки несколько секций старого ненужного радиатора отопления. С функцией гидравлического разделителя такое устройство справится в полной мере. Правда, необходимо учесть то, что неизбежны большие тепловые потери. Придётся продумать качественную термоизоляцию подобной импровизированной гидрострелки.

Расчет стандартного гидравлического разделителя

Предлагаемые в продаже готовые гидравлические разделители рассчитаны на определенную мощность системы отопления. Но если принято решение самостоятельно изготовить эту, в принципе, несложную конструкцию, то важно рассчитать базовые параметры – минимальный диаметр самой гидрострелки и диаметры подводящих патрубков. После этого, руководствуясь схемами, представленными выше, несложно будет составить собственный чертеж.

Ниже будут представлены два варианта расчета гидравлического разделителя «классического» вертикального типа.

Расчет от мощности системы отопления

Существует универсальная формула описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки»

Q = W / (с × Δt)

Q – расход, л/час;

W – мощность системы отопления, кВт

с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)

Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.

Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен:

Q = S × V

S – площадь поперечного сечения трубы, м²;

V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, для качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с. Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час. Можно взять усредненное значение – 540 м/час

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр.

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставляем значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt)

= 0,0451 × √(W/Δt)

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:

• D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:

• D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с;
• D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Быстро провести расчеты поможет встроенный калькулятор, размещенный ниже:

Калькулятор расчета рекомендуемых параметров гидрострелки по мощности и разнице температур

Перейти к расчётам

Расчет параметров гидрострелки на основании производительности насосов

Есть и другой способ определить требуемые минимальные размерные параметры гидравлического разделителя. В этом случае за исходные величины будут браться величины производительности насосов в контуре котла и всех контуров отопления и, при наличии, горячего водоснабжения.

Как уже было понятно из описания принципа работы гидрострелки, ее основное предназначение – не перегружать насосное оборудование котельной установки, обеспечивая при этом должный расход теплоносителя во всех контурах отопления. Так на практике и получается, что суммарная производительность всех насосных установок всегда выше аналогичного показателя насоса, обеспечивающего циркуляцию непосредственно через котел.

В самом «пиковом» варианте, когда одновременно задействованы все насосы во всех контурах, суммарная производительность через гидрострелку стане равна разнице:

Q = ∑Qот. – Qкот.

∑Qот. – суммарная производительность всех насосов на контурах отопления и, если есть, на бойлере косвенного нагрева, м³/час

Qкот. – производительность циркуляционного насоса в малом контуре котла отопления. м³/час.

Вернемся вновь в формулам, которые рассматривались выше.

S = W / (с × Δt × V)

Мощность, как уже было показано выше, равна:

W = Q × с × Δt

Значит,

S = (Q × с × Δt) / (с × Δt × V) = Q / V

Отсюда осталось совсем немного для определения диаметра:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (Q /(π × V)) = 2 × √ ((∑Qот. – Qкот.) / (π × V))

Уточнить паспортные характеристики установленного или планируемого к установке насосного оборудования – несложно. Единственное, при расчетах не забывайте приводить значение производительности к единым величинам — м³/час, а скорость потока через гидрострелку – к м/час. Полученный результат останется привести к миллиметрам, умножив на 1000.

Можно сразу упростить формулу, введя константы и рекомендуемую скорость потока, как и в первом расчете. В итоге получаются следующие выражения:

При скорости вертикального потока равной:

• 0,1 м/с: D = 59,5 × √ (∑Qот. – Qкот.)
• 0,15 м/с: D = 48,6 × √ (∑Qот. – Qкот.)
• 0,2 м/с: D = 42,1 × √ (∑Qот. – Qкот.)

Эти соотношения заложены в размещенный ниже калькулятор:

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Перейти к расчётам

Рассчитанные величины являются минимальными. Если диаметр будет выше, то никакой беды от этого не случится – плавность работы системы отопления только выиграет. А вот заужение ниже расчетной величины – недопустимо!

Естественно, при приобретении или самостоятельном изготовлении гидравлического разделителя ориентируются на стандартные диаметры труб, но только приведенные от полученных результатов обязательно в большую сторону.

Заключение

Подводя итоги публикации, отметит еще раз основные достоинства системы отопления, оснащенной гидравлическим разделителем:

• Чугунный теплообменник котла получает надежную защиту от тепловых ударов. Что продлевает срок службы котельного оборудования.
• Намного упрощается подбор насосов. Для каждого контура модно приобрести прибор необходимой производительности, и это не потребует установки мощного насоса в контуре котла – гидрострелка в полной мере нивелирует этот дисбаланс.
• Расход теплоносителя через котел отличается стабильностью, то есть оборудование всегда работает в штатном оптимальном режиме, без скачков давления и температуры.
• Вся система отопления в целом получается сбалансированной, все контуры независимы и не оказывают значимого влияния один на другой.
• Появляется возможность удаления шлама и газов.

И напоследок – еще один видео-сюжет о значимости гидрострелки в системе отопления:

Видео: Насколько важна гидрострелка в разветвлённой системе отопления?

принцип работы, назначение и расчеты

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Что такое гидрострелка в системе отопления? Гидравлический и температурный буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур подачи/обратки и упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называют гидрострелкой. Статья на тему: «Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты» раскрывает сущность гидравлического разделения контуров отопления.

Гидрострелка необходима для осуществления гидродинамической балансировки в системе отопления

Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?

Объяснить, для чего нужна гидрострелка для отопления, очень просто. Процессы разбалансировки теплоснабжения знакомы владельцам частных домов. Современный котел имеет меньший по объему контур, чем циркуляционный расход потребителя. Работа гидрострелки отопления позволяет отделить гидравлический контур теплогенератора от вторичной цепи, повысить надежность и качество системы.

Ответом на вопрос: «Для чего нужна гидрострелка в системе отопления?», служит список достоинств отопления с гидравлическим терморазделителем:

• разделитель — обязательное условие производителя оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью 50 кВт и более, или теплогенератора с чугунным теплообменником;
• узел обеспечивает максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя, поддерживает гидравлический и температурный баланс системы отопления;
• параллельное подключение гидрострелки отопления и контура потребителей создает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
• коленное расположение патрубков подачи-обратки обеспечивает температурный градиент вторичных контуров;

Схема движения теплоносителя в коллекторе с гидрострелкой

• оптимальный подбор и расчет гидрострелки для отопления защищает котел от разницы температур подачи-обратки, предохраняет оборудование от теплового удара, выравнивает циркуляционный объем водяных потоков в первичном и второстепенном контуре;
• узел повышает КПД котла, позволяет вторичную циркуляцию части теплоносителя в котловом контуре, экономит электроэнергию и топливо;
• подмес сохраняет постоянный объем котловой воды;
• при экстренной необходимости разделитель компенсирует дефицит расхода во второстепенном контуре;
• полый разделитель снижает влияние насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
• дополнительные функции гидроразделителя — уменьшает гидравлическое сопротивление, формирует условия для сепарации растворенных газов и шлама.

В многоконтурных системах отопления использование гидрострелки обязательно для сбалансированной работы

Принцип работы гидрострелки отопления позволяет стабилизировать гидродинамические процессы в системе. Своевременное удаление механических примесей из теплоносителя продлит срок службы насосов, вентилей, счетчиков, датчиков, отопительных приборов. Разделяя потоки (контур теплогенератора и независимый контур потребителя), гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Важно! Модели из полимера применяют в системе, которую отапливает котел мощностью от 13 до 35 кВт. Гидравлические разделители из полипропилена не используют для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе. Изготовление гидрострелки своими руками из пропилена требует опыта и навыков работы с профессиональным слесарным и ручным электроинструментом.

Гидравлическая стрелка «Meibes»

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

На фото изображена модель гидрострелки для отопления в разрезе:

Устройство гидрострелки — вид в разрезе

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

Принцип работы коллектора с гидрострелкой на 3 контура отопления

Принцип работы гидрострелки в системе отопления частного дома

Поток теплоносителя проходит разделитель со скоростью 0,1-0,2 м/с. Котловой насос разгоняет горячую воду до 0,7-0,9 м/с. Рекомендованный скоростной режим дает представление о том, для чего нужна гидрострелка для отопления.

Изменение объема и направления движения гасит скорость водяных потоков при минимальной потере тепловой энергии в системе. Ламинарное движение потока приводит к тому, что гидравлическое сопротивление внутри корпуса практически отсутствует. Буферная зона разделяет котел и цепь потребителя. Насос каждого из отопительных контуров работает автономно, не нарушая гидравлический баланс.

Принцип работы гидрострелки в схеме отопления с 4-х ходовым смесителем

Схемы гидрострелки для отопления (режим работы):

• Нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором напор, расход, температура и тепловая энергия подачи — обратки соответствуют расчетным параметрам системы. Насосное оборудование обладает достаточной суммарной мощностью. Ламинарное движение потока в гидрострелке обеспечивает процессы деаэрации и осаждения взвешенных частиц.

Нейтральный режим работы гидроразделителя

• Схема отражает принцип работы гидрострелки отопления, при котором котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре. Дефицит расхода приводит к подмесу холодного теплоносителя. Разница температур подачи/обратки приводит к срабатыванию термодатчиков. Автоматика выведет теплогенератор на максимальный режим горения, однако потребитель не получает достаточного количества теплоты. Система отопления разбалансирована, возникает угроза теплового удара.

Если котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре, возникает угроза теплового удара

• Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи. Вариант, при котором котел функционирует в оптимальном режиме. При розжиге агрегата или параллельном отключении насосов вторичных контуров, теплоноситель циркулирует через гидрострелку по первичному (малому) контуру. Температура обратки, которая поступает в котел, выравнивается подмесом из подачи. Достаточный объем теплоносителя поступает потребителю.

Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи — котел функционирует в оптимальном режиме

Обязательное условие: производительность, которой обладает циркуляционный насос первичного (котлового) контура на 10% больше, чем суммарный максимальный напор насосов во второстепенном контуре.

Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Как рассчитать гидрострелку системы отопления частного дома самостоятельно? Можно вычислить необходимые размеры по формулам или подобрать диаметр по правилу «3D».

• Формула определяет диаметр (D) по максимальной пропускной способности гидравлического разделителя (расчеты по паспортным данным на котел):

• Формула определяет диаметр гидрострелки по мощности теплогенератора. ΔT разница температур подачи/обратки — 10°C:

• Диаметр патрубка, входящего в гидрострелку или распределительный коллектор:

Обозначение	Расшифровка символа	Единица измерения
D	Диаметр корпуса гидрострелки	мм
d	Диаметр патрубка	мм
P	Максимальная мощность, которой обладает котел (паспортные данные котла)	кВт
G	Максимальный проток (пропускная способность, расход) через гидроразделитель за час	м3/час
π	Постоянное значение (3,14)
ω	Максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2)	м/сек
ΔT	Разница температур подачи — обратки (паспортные данные котла)	°C
C	Теплоемкость воды (относительная единица)	Вт/(кг°C)
V	Скорость теплоносителя через вторичные контуры	м/с
Q	Максимальный расход в контуре потребителя	м3/ч

 

Важно! Формулы, по которым производят расчет гидрострелки для отопления, получены эмпирическим путем. Диаметр входного патрубка в гидроразделитель соответствует диаметру выпуска котла.

• Определение параметров гидрострелки практическим методом:

Ориентировочный размер для небольших разделителей выбирают по диаметру входных (выпускных) патрубков. Расстояние между врезками составляет не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса значительно превышает диаметр.

Коленчатую схему гидрострелки для отопления используют в подборе установки больших размеров. По «правилу 3d» диаметр корпуса составляет три диаметра патрубка. Расстояние 3d определяет пропорции конструкции.

Определение параметров гидрострелки по «правилу 3d»

• Распределение врезок по высоте колонны разделителя:

Если в системе не предусмотрен распределительный коллектор, то количество врезок в разделитель увеличивают. Трубопровод, соединяющий первый (котловой) контур с гидрострелкой, распределяют по высоте. Способ позволяет регулировать температурный градиент в динамике. Выполнение условия необходимо для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами.

Схема врезки контуров системы отопления в обвязку котла

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м²) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Статья по теме:

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

• низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
• высоконапорный контур радиаторов — сверху;
• теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Важно! Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокой температурой среды под давлением (гидрострелка отопления частного дома в том числе).

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ Загрузка… ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

Что такое гидрострелка

Гидрострелка – это объект, использующийся внутри систем отопления. Он устанавливается для выравнивания давление и температуры внутри системы. При включении гидрострелки в систему, котел начинает работать более плавно и мягко. Правильно установленная гидравлическая стрела способствует лучшему и более грамотному распределению теплоносителя внутри системы отопления.

​
Гидрострелка состоит из вертикальной, цилиндрической емкости с округлым или квадратным сечением. Чаще всего ГС имеет четыре рабочих патрубка и по два напротив друг друга, которые смещены вверх и вниз. Есть также стрелки особого инженерного решения, рассчитанные на два, либо более котлов.

Гидрострелку можно назвать связующим звеном меж двух отдельных контуров с передачи тепла. У ГС есть четыре главных назначения:

• — гидрострелка исключает обоюдное гидродинамическое влияние насосов;
• — гидравлическая стрела добивается одинакового распределения тепла по всему помещению;
• — снабжает возможностью свободного регулирования насосов;
• — удаляет из теплоносителя твердые частицы и воздух.

Гидравлические стрелы обычно рассчитывают индивидуально. Горизонтальная скорость жидкости, внутри гидрострелки – это самый важный параметр. Часто, гидрострелки создают вместе с гидроколлектором.

Гидроколлектор – специальное устройство, для распределения или сбора жидкости. Чаще всего используются в отоплении и водоучете. Материалы из которых производится, это: металл; полипропилен; медь; нержавеющая сталь. Лучшими из перечисленных считаются гидроколлекторы из меди.
Существует три вида коллекторов:

• — совмещенный – данные гидроколлекторы совмещают оба способа, обеспечивая большой выбор вариантов при проектировании;
• — последовательный – представляет собой «кольцевую» схему, которая делает составляющие компоненты системы гидравлически независимыми друг от друга;
• — параллельный – характеризуется одинаковой температурой подачи тепла для всех составляющих компонентов системы.

Ознакомиться с марками гидроколлекторов и гидрострелок вы можете на сайте: http://gidruss-spb.ru/

МОНТАЖ ГИДРОСТРЕЛОК и КОЛЛЕКТОРОВ | ЕЦИС.РФ

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидроразделитель, бутылка, гидродинамический терморазделитель) используется в системах отопления при монтаже до и после котла для выравнивания температур и давления в системе. Считается, что при включении в систему гидрострелки котёл работает мягче и легче. Многие проектировщики утверждают, что гидрострелка необходима только при использовании в крупных котельных, начиная с 80 кВт. Грамотная, экономичная работа системы отопления целиком и полностью зависит от грамотного и правильного распределения теплоносителя по системе отопления, правильного выбора скорости течения в гребёнке и гидрострелке. Иногда гидрострелку называют гидравлическим разделителем, гидроразделителем, бутылкой, термогидравлическим распределителем, гидрораспределителем, ГС, гидравлической стрелкой. Всё это — названия одного и того же оборудовании для обвязки котла. Гидрострелка представляет собой некую вертикальную ёмкость с сечением в виде окружности или квадрата. Гидрострелка обычно имеет 4 рабочих патрубка. 2 напротив друг друга или со смещением вверху и 2 напротив друг друга или со смещением внизу. Также есть специальные гидрострелки для объединения двух или более теплогенераторов-котлов. Гидрострелки обычно рассчитываются индивидуально. Главный параметр — горизонтальная скорость движения жидкости внутри ГС. Некоторые производители усредняют эти параметры и изготавливают серийно линейку гидрострелок. Среди производителей встречаются изготовители термогидравлических распределителей, которые производят расчет и проект ГС именно под определенные нужды. Это сводит КПД систем отопления к максимальным значениям. Обычно гидрострелки изготавливают в паре с гидроколлектором. Гидрострелки или гидроразделители могут быть изготовлены в специальных условиях серийно или на заказ, таким образом, чтобы от источника тепла (котла, например) в неё входило 2 или 3 трубы. Тогда гидрострелки называются совмещенными. Этот вариант исполнения гидравлического разделителя является альтернативой каскадному подключению нескольких источников тепла (котлов) и очень удобен — в гидрострелку сразу заводятся несколько источников, что сильно экономит место в котельных. Ещё одна особенность гидрострелок (любых: серийных или индивидуальных, по специальным размерам или расчетам) это то, что все они «работают», обычно, с принудительной системой циркуляции. И на каждый контур отопления должен стоять свой циркуляционный насос.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

Гидравлическая стрелка

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 %.

Гидравлический разделитель гидрострелка Север-60 1925001 Миас

Товар	Гидравлическая стрелка
Страна	Россия
Высота, мм	315
Ширина, мм	60
Бренд	Север
Серия	Север-60
Материал	Сталь
Длина, мм	120
Монтаж	Вертикальный/горизонтальный
Цвет	Серебристый
Назначение	Для систем отопления
Гарантия	1 год
Рабочее давление, бар	6
Рабочая температура, °С	110
Количество контуров	1
Теплоизоляция	Нет
Подключение к контуру	1″ нр
Подключение к котлу	1″ нр
Максимальный расход, м³/ч	2
Максимальный расход, квт	50
Настенные крепежи	Есть
Шаровые краны перед насосом	Нет
Наличие	Есть
Подключение датчика	1/2″

Гидрострелка — это… Что такое Гидрострелка?

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 13 мая 2011.

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидроразделитель,бутылка,гидродинамический терморазделитель) используется в системах отопления при монтаже до и после котла для выравнивания температур и давления в системе. Считается, что при включении в систему гидрострелки котёл работает мягче и легче. Многие прооектировщики утверждают что гидрострелка необходимо только при использовании в крупных котельных начиная с 80 кВт.

Грамотная, экономичная работа системы отопления целиком и полностью зависит от грамотного и правильного распределения теплоносителя по системе отопления, правильного выбора скорости течения в гребёнке и гидрострелке.

Иногда гидрострелку называют — гидравлический разделитель, гидроразделитель, бутылка, термогидравлический распределитель, гидрораспределитель, ГС, гидравлическая стрелка. Все эти названия об одном и том же оборудовании для обвязки котла.

Гидрострелка представляет собой некую вертикальную емкость с сечением в виде окружности или квадрата. Гидрострелка обычно имеет 4 рабочих патрубка. 2 напротив друг друга или со смещением вверху и 2 напротив друг друга или со смещением внизу.

Также есть специальные гидрострелки для объединения двух или более теплогенераторов-котлов.

Гидрострелки обычно расчитываются индивидуально. Главные параметры- горизонтальная скорость движения жидкости внутри ГС. Некоторые производители усредняют эти параметры и изготавливают серийно линейку гидрострелок. Среди производителей встречаются изготовители термогидравлических распределителей которые производят расчет и проект ГС именно под определенные нужды. Это сводит КПД систем отопления к максимальным значениям. Обычно гидрострелки изготавливают в паре с Гидроколлектором.

Гидрострелки или гидроразделители могут быть изготовлены в специальных условиях серийно или на заказ , таким образом что бы от источника тепла (котла например) в нее входило 2 или 3 трубы. Тогда Гидрстрелки назаваются совмещенными. Этот вариант исполнения Гидравлического разделителя — альтернатива каскадному подключению нескольких источников тепла (котлов) и очень удобен — в Гидрострелку срузу заводятся несколько источников. Это сильно экономит место в котельных.

Еще одна особенность Гидрострелок (любых — серийных или индивидуальных, по специальным размерам или расчетам ) это то, что все они «работают» обычно с принудительной системой циркуляции. И обычно на каждый контур отопления должен стоять свой циркуляционный насос.

Примечания

% PDF-1.3 % 119 0 объект > эндобдж xref 119 88 0000000016 00000 н. 0000002129 00000 н. 0000002295 00000 н. 0000002438 00000 н. 0000003223 00000 н. 0000003614 00000 н. 0000003698 00000 н. 0000003782 00000 н. 0000003879 00000 п. 0000003992 00000 н. 0000004062 00000 н. 0000004179 00000 н. 0000004250 00000 н. 0000004367 00000 н. 0000004439 00000 н. 0000004572 00000 н. 0000004643 00000 п. 0000004771 00000 п. 0000004842 00000 н. 0000004963 00000 н. 0000005034 00000 н. 0000005147 00000 н. 0000005218 00000 п. 0000005342 00000 п. 0000005413 00000 н. 0000005522 00000 н. 0000005593 00000 н. 0000005751 00000 п. 0000005806 00000 н. 0000005916 00000 н. 0000005987 00000 н. 0000006086 00000 н. 0000006180 00000 п. 0000006235 00000 н. 0000006337 00000 н. 0000006392 00000 н. 0000006539 00000 н. 0000006610 00000 н. 0000006681 00000 п. 0000006858 00000 н. 0000006929 00000 п. 0000007047 00000 н. 0000007101 00000 п. 0000007187 00000 н. 0000007273 00000 н. 0000007374 00000 н. 0000007445 00000 н. 0000007547 00000 н. 0000007618 00000 н. 0000007673 00000 н. 0000007774 00000 н. 0000007845 00000 н. 0000007916 00000 п. 0000008028 00000 н. 0000008099 00000 н. 0000008169 00000 н. 0000008225 00000 н. 0000008330 00000 н. 0000008440 00000 н. 0000008463 00000 н. 0000018469 00000 п. 0000018492 00000 п. 0000025919 00000 п. 0000025942 00000 п. 0000034100 00000 п. 0000034123 00000 п. 0000041384 00000 п. 0000041407 00000 п. 0000048513 00000 п. 0000048536 00000 п. 0000056591 00000 п. 0000056834 00000 п. 0000058070 00000 п. 0000058093 00000 п. 0000066679 00000 п. 0000066702 00000 п. 0000076306 00000 п. 0000076328 00000 п. 0000077415 00000 п. 0000077494 00000 п. 0000077516 00000 п. 0000078588 00000 п. 0000078643 00000 п. 0000078666 00000 п. 0000082314 00000 п. 0000082386 00000 п. 0000002494 00000 н. 0000003201 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 120 0 объект > / Контуры 124 0 R >> эндобдж 121 0 объект ; $ D =% p7 $% k% \ rr) / U (= ~ a \ (~ P ۤ l: F:> \ nh |.AEl \ 2 {u ݺ 2 tgp wf ‘, A +, qr {Z! U; 1 # M? 5T BR:>! P! T_RiNNb

Раздел 1 — Скоро

Модуль 1 — Сечения OpenRoads Designer (ORD) для импорта в HEC-RAS

Введение

Создать новый файл в ORD для данных HEC-RAS

Создание центральной линии потока для данных HEC-RAS

Draw Bank и Overbank для данных HEC-RAS

Нарисуйте линии поперечного сечения для данных HEC-RAS

Использование анализа ORD — гидравлический инструмент для создания данных HEC-RAS

Импорт данных OpenRoads в HEC-RAS

Введение

Этот модуль инструктирует пользователей создавать данные сечений с помощью OpenRoads Designer (ORD) для импорта в программное обеспечение HEC-RAS.

OpenRoads Designers создает и использует информацию из трехмерных моделей поверхности (Terrain). Для большинства гидравлических проектов модель местности (существующий рельеф), запрошенная ведущим проектировщиком, будет подходящей. Если требуется дополнительное обследование, его должны запросить инженеры H&D из Surveys. В некоторых случаях для создания предлагаемой модели местности также потребуется проектная модель шоссе или проектная модель моста. Все ландшафты должны быть объединены, включая существующий рельеф, в один для достижения наилучших результатов в предлагаемых условиях.Для получения помощи по объединению ландшафтов см. OpenRoads Designer CE — Справка .

Вы будете использовать инструменты OpenRoads Designer и MicroStation для создания данных поперечного сечения для импорта в HEC_RAS.

Цели

• Узнайте, как использовать ORD для создания данных поперечного сечения для импорта в HEC-RAS.
• Ознакомьтесь с рабочими процессами и инструментами, используемыми в ORD для разработки необходимых данных для импорта в HEC_RAS.

Примечание: Это руководство не содержит инструкций по использованию HEC-RAS или манипулированию данными HEC-RAS.Инструкции по HEC-RAS см. В справке по программе HEC-RAS.

Создать новый файл в ORD для данных HEC-RAS

Убедитесь, что ORD настроен на правильное рабочее пространство (CT Civil English Workspace) и рабочий набор (8-значный номер проекта). Для получения более подробных объяснений и помощи см .: CTDOT CONNECT DDE GUIDE Том 1 — Обзор.

Следуйте инструкциям CTDOT CONNECT DDE GUIDE Том 1 — M.4.1 Доступ к приложению и следуйте инструкциям по созданию нового файла и убедитесь, что вы используете правильный исходный файл:

W: \ CT_CONNECT_DDE \ CT_Configuration \ Workspaces-Civil \ CT Civil English WorkSpace \ Standards \ Seed \ Seed2D — CT RoadDesign.dgn

Имя файла должно соответствовать правилам именования файлов САПР Civil Design:

• Обозначение дисциплины (HD для гидравлики и дренажа)
• Категория данных (CB для контрактной базовой модели)
• Номер проекта (1234_1234)
• Описание (HEC_RAS_MDL)

Файл должен храниться в папке … \ Hydro \ Base_Models \ , , .

Имя файла должно гласить: HD_CB_1234-1234_HEC-RAS_MDL.dgn

Нажмите Сохранить , и файл откроется.

В раскрывающемся списке выберите рабочий процесс OpenRoads Modeling .

Настройте рабочее пространство так, как вам нужно, и настройте его по своему усмотрению. Откройте поля Explorer и Properties и закрепите их в левой или правой части экрана.

Выберите Основные инструменты> Инструменты прикрепления> Ссылки . Щелкните инструмент Attach References и ссылку в файле съемки (он также должен содержать модель местности) из папки Active Survey .В более старых съемках вам может потребоваться также привязка к местности.

Сделать ландшафт Активным .

Если контуры не отображаются, щелкните значок «Свойства», чтобы активировать окно «Свойства».

Установите Override Symbology на Да , это позволит вам включить или выключить основные и второстепенные контуры, а также треугольники, стрелки потока, линии перегиба и т. Д.

Создание центральной линии потока для данных HEC-RAS

Затем пользователь будет использовать инструменты геометрии, чтобы создать осевую линию потока, идущую от нисходящего к восходящему потоку.

Щелкните вкладку Геометрия> Горизонтальные инструменты> Линии> Линия между точками.

На панели инструментов Линия выберите Определение элемента: Центральная линия — Зеленый , Оставьте имя: CL

(Отключите контуры местности, чтобы было легче найти центр потока.)

Примечание: Откройте панель инструментов определения элемента ( вкладка «Геометрия»> «Общие инструменты»> «Стандарты»> Панель инструментов определения элемента ), активируйте переключатель «Использовать определение активного элемента», выберите определение элемента и переключите команды цепочки (это сделает проще провести ось ручья).

Введите начальную точку: Щелкните в центре потока (ниже по течению) в качестве начальной точки осевой линии потока. Переместите курсор вверх по потоку к следующему месту потока, делая это до конца потока или там, где поперечные сечения больше не нужны. Щелкните правой кнопкой мыши в конце. Выберите инструмент «Выбор элемента», чтобы полностью выйти из команды.

Далее необходимо сложить отдельные линии. Все еще в Вкладка Геометрия> Горизонтальные инструменты > щелкните маленькую стрелку вниз для Сложная геометрия и выберите Комплекс по элементам .

Установите набор инструментов сложной геометрии на:

• Метод: автоматический,
• Максимальный зазор: 0.033,
• Определение функции: осевая линия — зеленый (если не используется панель инструментов «Определение функции») Имя: CL-Stream (или имя потока)

Щелкните первую только что размещенную строку, чтобы увидеть выделенную стрелку, указывающую вверх по потоку (щелкните ближе к началу, чтобы переместить стрелку вправо. ). Когда все строки будут автоматически выделены, щелкните по Принять . Теперь осевая линия потока завершена.

Чтобы отобразить пикетирование осевой линии потока, выполните следующие действия: Вкладка «Геометрия»> «Горизонтальные инструменты»> «Изменить»> «Начальный пикет».

Командные строки (подсказки):

Найдите элемент : предварительная привязка к началу Stream CL и щелкните левой кнопкой мыши Принять . Следующие запросы:

• Положение начальной станции: 0.000. Принять

• Введите начальную станцию: 100 + 00 (желаемая начальная станция) Принять .

Выберите инструмент Выбор элемента , щелкните по средней линии, начало трассы теперь должно соответствовать начальному пикету, например 100 + 00.00.

Выравнивание можно аннотировать, щелкнув вкладку Производство чертежей , выберите Аннотация элемента> Аннотировать элемент и щелкните на выравнивании.

Stationing будет отображаться с указанием местоположения, станциями ПК и PT, включенными пеленгами, выключенными уровнями по мере необходимости, чтобы просто отобразить Stationing.

Примечание : Пикетирование зависит от определения элемента для осевой линии. Центральная линия — Зеленая линия будет иметь позиции каждые 50 футов, а полная позиция будет отображаться на расстоянии 100 футов. Центральная линия — Small Blue будет иметь расположение каждые пять футов, а полное расположение будет отображаться на расстоянии 10 футов. Выберите размещение, которое лучше всего соответствует вашим потребностям.

Draw Bank и Overbank для данных HEC-RAS

Включите основные и второстепенные контуры, если они выключены.

Затем необходимо нарисовать линии берега и верхнего берега, для этого будут использоваться инструменты рисования MicroStation.

Измените активный рабочий процесс с OpenRoads Modeling на CTDOT и щелкните вкладку Home .

В инструменте Атрибуты щелкните стрелку вниз в активном уровне.

Затем нажмите Filters…, выберите:

«Гидравлика [CV_Highway_Features_Levels_ElemTemp]» Фильтр

Щелкните ОК .

Из уровней гидравлики:

• WATER_L_Chnl_Bnk (водотоки: левый берег канала) для левого берега и левого берега или
• WATER_R_Chnl_Bnk (водотоки: правый берег канала) для правого берега и правого берега

Дважды щелкните на любом из уровней, чтобы активировать один из них, например: WATER_L_Chnl_Bnk.

Выберите команду Place SmartLine из инструментов «Размещение»,

Поверните ВКЛ. : объедините элементы, поверните AccuDraw и начните в линейном режиме.

Начиная с нисходящего и восходящего потока, поместите непрерывную линию для левого банка каналов — щелкните левой кнопкой мыши , где находится линия банка каналов. Повторите для левого канала над берегом.

Теперь дважды щелкните на противоположном уровне, например: WATER_R_Chnl_Bnk и повторите оба шага, сначала нарисуйте умную линию от нисходящего потока к восходящему для банка, а затем для верхнего банка.

Построение линий поперечного сечения для данных HEC-RAS

Выключите отображение справочного файла съемки, чтобы лучше видеть поток и линии берега.

Измените уровень на WATER_Misc (Водные потоки: разные функции и линии) .

Используйте команду Разместить SmartLine , чтобы разместить линии поперечного сечения там, где вы хотите создать поперечные сечения для импорта HEC_RAS.

Важное примечание: Очень важно провести линии от правого берега к левому, чтобы импорт в HEC_RAS работал.Это может быть необязательно в более поздних версиях ORD (текущая версия: OpenRoads Designer CONNECT Edition — 2020 Release 3 Update 9 — Version 10.09.00.91).

Когда закончите, выберите инструмент Выбор элемента . Вы можете использовать это для корректировки линий по мере необходимости.

Использование анализа ORD — гидравлический инструмент для создания данных HEC-RAS

Затем вернитесь к рабочему процессу OpenRoads Modeling , выберите вкладку Terrain и найдите инструменты Analysis .Нажмите на стрелку вниз для Гидравлические инструменты и выберите Создать данные HEC_RAS.

Следуйте подсказкам команд или подсказкам.

Найдите первую линию сечения , щелкните левой кнопкой мыши на первой линии сечения;

Найти следующую линию сечения — сбросить до завершения , щелкните левой кнопкой мыши o в следующей строке и так далее, пока не будет выбрана последняя линия (например, всего 4 линии поперечного сечения), затем Щелкните правой кнопкой мыши , чтобы завершить выбор (Reset to Complete).

Выберите местность или сбросьте для использования активного ландшафта . Выберите местность или щелкните правой кнопкой мыши, чтобы использовать активную местность.

Найти опорную линию — выберите выравнивание CL Stream , созданное на предыдущих шагах.

Затем выбираются левый канал и банк каналов, затем банк правого канала и банк каналов.

• Найдите левый берег над — выберите левый канал над берегом,
• Locate Left Bank — выберите левый банк каналов,
• Найдите правый берег — выберите правый берег канала и
• Locate Right Bank Over — выберите правый канал над берегом.

После того, как вы выберете правый канал, появится меню Создать данные HEC-RAS .Выберите папку Hydro> Eng_Data и Сохранить файл.

Примечание: ORD автоматически присвоит файлу имя, которое вы можете редактировать по мере необходимости.

На этом шаги в OpenRoads Designer завершены. Вы можете Закрыть ORD , если хотите.

Импорт данных OpenRoads в HEC_RAS

Вероятно, будет более эффективно редактировать берега каналов и названия речных станций в HEC_RAS, чем повторно запускать рабочий процесс OpenRoads.Используйте File Explorer , чтобы создать новую папку для файлов данных HEC_RAS:

… \ 1234-1234 \ Hydro \ Eng_Data \ HEC_RAS

Откройте HEC-RAS со своего рабочего стола, Дважды щелкните значок , чтобы открыть HEC_RAS.

Щелкните Файл> Новый проект . Введите логическое имя в качестве Заголовка, например:

.

HD_1234_1234_HEC-RAS ,

это заполняет поле имени файла расширением проекта, например:

HD_1234_1234_HEC-RAS.prj .

Перейдите в папку HEC-RAS каталога вашего проекта. Измените расположение диска на расположение файла проекта:

… \ 1234-1234 \ Hydro \ Eng_Data .

Нажмите ОК , чтобы создать проект и папку.

Может появиться предупреждающее сообщение:

Щелкните ОК .

Нажмите Просмотр / редактирование геометрических данных , откроется новое окно: Геометрические данные

Щелкните Файл> Импорт геометрических данных> Формат ГИС

Найдите ORD.файл geo, созданный с помощью инструментов ORD Hydraulic, например:

HD_1234-1234-HEC-RAS-MDL-EX.ego .

Щелкните ОК . Откроется окно Импорт геометрических данных .

Убедитесь, что для параметра Импорт данных установлено значение: ON для стандартных единиц США. Вы можете перемещаться по кнопкам NEXT и / или можете нажать On: Finished — Import Data .

В поле «Геометрические данные» вы увидите поток и линии поперечного сечения из файла OpenRoads.geo.

Щелкните значок Поперечное сечение , и откроется окно «Данные поперечного сечения». Обработайте данные по мере необходимости.

14.2 Поток подземных вод — физическая геология

Если вы выйдете в сад, лес или парк и начнете копать, вы обнаружите, что почва влажная (если вы не в пустыне), но не насыщена водой.Это означает, что часть порового пространства в почве занята водой, а часть порового пространства занята воздухом (если вы не находитесь в болоте). Это известно как ненасыщенная зона . Если бы вы могли копать достаточно глубоко, вы бы добрались до точки, когда все поровые пространства на 100% заполнены водой (насыщены), а дно вашей ямы будет заполнено водой. Уровень воды в лунке представляет собой уровень грунтовых вод , который является поверхностью насыщенной зоны .На большей части территории Британской Колумбии уровень грунтовых вод находится на несколько метров ниже поверхности.

Вода, падающая на поверхность земли в виде осадков (дождь, снег, град, туман и т. Д.), Может стекать со склона холма прямо в ручей в виде стока , или она может просачиваться в землю, где она хранится в ненасыщенной зоне. Вода в ненасыщенной зоне может использоваться растениями (транспирация), испаряться из почвы (испарение) или проходить через корневую зону и течь вниз к уровню грунтовых вод, где она пополняет грунтовых вод.

Поперечное сечение типичного склона холма с неограниченным водоносным горизонтом показано на Рисунке 14.5. В областях с топографическим рельефом уровень грунтовых вод обычно следует за поверхностью земли, но имеет тенденцию приближаться к поверхности в долинах и пересекает поверхность там, где есть ручьи или озера. Уровень грунтовых вод можно определить по глубине воды в колодце, который не перекачивается, хотя, как описано ниже, это применимо только в том случае, если колодец находится в пределах неограниченного водоносного горизонта. В этом случае большая часть склона холма образует зону подпитки , где вода от осадков стекает вниз через ненасыщенную зону, достигая уровня грунтовых вод.Участок у ручья или озера, в который текут грунтовые воды, — это участок разгрузки .

Что заставляет воду течь из зон подпитки в зоны разгрузки? Вспомните, что вода течет в порах, где есть трение, а это значит, что для перемещения воды требуется определенная работа. Также существует некоторое трение между самими молекулами воды, которое определяется вязкостью. Вода имеет низкую вязкость, но трение все же имеет значение. Все текущие жидкости всегда теряют энергию из-за трения с окружающей средой.Вода будет течь из областей с высоким уровнем энергии в районы с низким уровнем энергии. Зоны подзарядки находятся на возвышенностях, где вода обладает высокой гравитационной энергией. Это была энергия солнца, которая испарила воду в атмосферу и подняла ее в зону подпитки. Вода теряет эту гравитационную энергию, когда течет из зоны зарядки в зону разряда.

На рис. 14.5 уровень грунтовых вод наклонный; этот наклон представляет собой изменение гравитационной потенциальной энергии воды у уровня грунтовых вод.Уровень грунтовых вод выше под зоной подпитки (90 м) и ниже под зоной разгрузки (82 м). Представьте, сколько работы было бы, чтобы поднять воду на высоту 8 м. Это энергия, которая была потеряна из-за трения, когда грунтовые воды текли с вершины холма в ручей.

Рис. 14.5 Изображение уровня грунтовых вод в разрезе с насыщенной зоной внизу и ненасыщенной зоной вверху. Уровень грунтовых вод обозначен небольшим перевернутым треугольником. [SE]

Ситуация намного усложняется в случае замкнутых водоносных горизонтов, но они являются важными источниками воды, поэтому нам необходимо понять, как они работают.Как показано на рисунке 14.6, уровень грунтовых вод существует всегда, и это применимо, даже если геологические материалы на поверхности имеют очень низкую проницаемость. Там, где есть замкнутый водоносный горизонт, то есть тот, который отделен от поверхности ограничивающим слоем, этот водоносный горизонт будет иметь свой собственный «уровень грунтовых вод», который на самом деле называется потенциометрической поверхностью , поскольку он является мерой общего потенциала энергия воды. Красная пунктирная линия на рисунке 14.6 — это потенциометрическая поверхность замкнутого водоносного горизонта, и она описывает общую энергию, под которой находится вода в замкнутом водоносном горизонте.Если мы пробурим скважину в безнапорном водоносном горизонте, вода поднимется до уровня грунтовых вод (скважина А на Рисунке 14.6). Но если мы пробурим скважину как через неограниченный водоносный горизонт, так и через ограничивающий слой и в ограниченный водоносный горизонт, вода поднимется над вершиной ограниченного водоносного горизонта до уровня его потенциометрической поверхности (скважина B на рисунке 14.6). Это известно как артезианская скважина , потому что вода поднимается над верхней частью водоносного горизонта. В некоторых случаях потенциометрическая поверхность может быть выше уровня земли.Вода в скважине, пробуренной в замкнутом водоносном горизонте, в этой ситуации будет подниматься над уровнем земли и вытекать, если она не перекрыта (скважина C на Рисунке 14.6). Это артезианская скважина , текущая , , .

Рисунок 14.6 Изображение уровня грунтовых вод и потенциометрической поверхности ограниченного водоносного горизонта. [SE]

В ситуациях, когда есть водоносный горизонт ограниченной протяженности, может существовать водоносный горизонт, расположенный на возвышении, как показано на Рисунке 14.7. Хотя водоносные горизонты могут быть хорошими источниками воды в некоторые времена года, они, как правило, относительно тонкие и небольшие, и поэтому могут быть легко истощены из-за перекачки.

Рис. 14.7 Водоносный горизонт, расположенный над обычным безнапорным водоносным горизонтом. [SE]

В 1856 году французский инженер Анри Дарси провел несколько экспериментов, из которых он вывел метод оценки скорости потока грунтовых вод на основе гидравлического градиента и проницаемости водоносного горизонта, выраженной с помощью K , гидравлической проводимости. Уравнение Дарси, которое с тех пор широко используется гидрогеологами, выглядит так:

В = К * i

(где V — скорость потока грунтовых вод, K — гидравлическая проводимость, а i — гидравлический градиент).

Мы можем применить это уравнение к сценарию на рис. 14.5. Если предположить, что проницаемость составляет 0,00001 м / с, мы получим: V = 0,00001 * 0,08 = 0,0000008 м / с. Это эквивалентно 0,000048 м / мин, 0,0029 м / час или 0,069 м / день. Это означает, что воде потребуется 1450 дней (почти четыре года), чтобы преодолеть 100 м от скважины до ручья. Подземные воды движутся медленно, и у воды есть разумное время, чтобы пройти это расстояние. На самом деле это, скорее всего, займет больше времени, потому что он не движется по прямой.

Упражнение 14.1 Сколько времени это займет?

Сью, владелица компании Joe’s 24-Hour Gas, обнаружила, что в ее подземном резервуаре для хранения (UST) течет топливо. Она вызывает гидрогеолога, чтобы узнать, сколько времени потребуется, чтобы загрязненное топливо достигло ближайшего ручья. Они обнаруживают, что колодец в Джо имеет уровень воды 37 м над уровнем моря, а высота ручья 21 м над уровнем моря. Песчаные отложения в этой области имеют проницаемость 0.0002 м / с.

Используя V = K * i , оцените скорость потока грунтовых вод от реки Джо к ручью и определите, сколько времени может потребоваться, чтобы загрязненные грунтовые воды протекали на 80 м к ручью. [Чертеж SE]

Очень важно понимать, что грунтовые воды не текут подземными потоками и не образуют подземных озер. За исключением карстовых участков с пещерами в известняке, грунтовые воды протекают очень медленно через зернистые отложения или твердые породы с трещинами.Скорость потока в несколько сантиметров в сутки возможна в существенно проницаемых отложениях со значительными гидравлическими градиентами. Но во многих случаях проницаемость ниже, чем те, которые мы использовали в качестве примеров здесь, и во многих областях градиенты намного ниже. Подземные воды нередко движутся со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год.

Как уже отмечалось, подземные воды не текут прямолинейно. Он течет из областей с более высоким гидравлическим напором в области с более низким гидравлическим напором, и это означает, что во многих ситуациях он может течь «вверх».Это показано на рисунке 14.8. Пунктирные оранжевые линии — это эквипотенциальные линии, — линии равного давления. Синие линии — это прогнозируемые пути потока подземных вод . Пунктирные линии, красные линии — это границы без потока, означающие, что вода не может течь через эти линии. Это не потому, что есть что-то, что может остановить это, а потому, что нет градиента давления, который заставил бы воду течь в этом направлении.

Подземные воды текут под прямым углом к ​​линиям эквипотенциального движения, точно так же, как вода, текущая по склону, течет под прямым углом к ​​линиям изолиний.Поток в этом сценарии — это место с самым низким гидравлическим потенциалом, поэтому грунтовые воды, которые текут в нижние части водоносного горизонта, должны течь вверх, чтобы достичь этого места. Он вынуждается вверх из-за разницы давлений, например разницы между эквипотенциальными линиями 112 и 110.

Рис. 14.8 Прогнозируемые эквипотенциальные линии (оранжевый) и пути потока грунтовых вод (синий) в неограниченном водоносном горизонте. Оранжевые числа — это отметки уровня грунтовых вод в показанных местах, и, следовательно, они представляют давление вдоль эквипотенциальных линий.[SE]

Подземные воды, протекающие через пещеры, в том числе в карстовых областях , где пещеры образовались в известняке в результате растворения, в других ситуациях ведут себя иначе, чем грунтовые воды. Пещеры над уровнем грунтовых вод представляют собой каналы, заполненные воздухом, и вода, которая течет по этим каналам, не находится под давлением; он реагирует только на гравитацию. Другими словами, он течет вниз по уклону дна пещеры (рис. 14.9). Многие известняковые пещеры также простираются ниже уровня грунтовых вод в зону насыщения.Здесь вода ведет себя так же, как и любые другие грунтовые воды, и течет в соответствии с гидравлическим градиентом и законом Дарси.

Рис. 14.9 Подземные воды в районе известнякового карста. Вода в пещерах над уровнем грунтовых вод ведет себя не так, как настоящие грунтовые воды, потому что ее поток контролируется не давлением воды, а только силой тяжести. Вода ниже уровня грунтовых вод ведет себя как настоящая грунтовая вода. [SE]

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Как работает ГРП :: Экологические исследования Capstone :: Swarthmore College

© Copyright 2010 Pro Publica Inc. (https://www.propublica.org/article/hydraulic-fracturing-national)

Зачем бурить сланец Марцелл?

Цены на ископаемое топливо существенно выросли за последнее десятилетие, что сделало нетрадиционные методы производства топлива гораздо более экономически жизнеспособными в больших масштабах.Эти методы намного дороже, чем обычное бурение, но становятся все более необходимыми по мере сокращения предложения и роста спроса. Гидравлический разрыв пласта — это метод разработки нетрадиционного природного газа, при котором газ добывается из сланцевых пластов. Такие сланцевые образования расположены по всей территории Соединенных Штатов: они есть в Техасе, Нью-Йорке, Пенсильвании, Западной Вирджинии и многих других штатах по всей стране. ¹

Сланцевые образования — это разновидность осадочных пород, которые образуются в результате оседания органических и минеральных веществ в водоемах.Ископаемые виды топлива, включая нефть и природный газ, образуются в результате разложения органических веществ в недрах. В зависимости от состава отложений, образующих горную породу, сланцевые образования могут быть очень хорошими источниками ископаемого топлива. Формация Marcellus Shale — одна из многих формаций газовых сланцев на всей территории Соединенных Штатов, в которых заключены большие запасы природного газа. В штате Пенсильвания его площадь составляет 33 114 квадратных миль, что составляет 73 процента от общей площади суши. ²

Бурение сланца Марцелл

Скважины для ГРП могут быть пробурены как вертикально, так и горизонтально.Горизонтальные скважины дороже и сложнее для точного бурения, чем вертикальные, но они позволяют оператору извлекать больше газа из одной скважины, значительно снижая воздействие на поверхность и повышая экономическую жизнеспособность скважины. Сланец Marcellus залегает ниже водоносного горизонта питьевой воды и отделен от водоносного горизонта породами с чрезвычайно низкой проницаемостью. После бурения скважину ее обсаживают из стали и бетона, чтобы предотвратить обрушение скважины и предотвратить миграцию жидкости гидроразрыва и природного газа в подземные воды.

ГРП

Хотя количество газа, доступного в сланцах Marcellus, огромно, сланцевые пласты обычно имеют чрезвычайно низкую проницаемость, в диапазоне от 0,01 до 0,00001 миллидарси. Типичные нефтяные пласты-коллекторы имеют проницаемость от 100 до 10 000 миллидарси. Такая низкая естественная проницаемость означает, что любые газодобывающие скважины, пробуренные в пласт, не смогут производить достаточно природного газа, чтобы сделать скважину экономически рентабельной. Гидравлический разрыв пласта — это процесс, который используется для увеличения проницаемости сланцевого пласта, чтобы газ мог перемещаться к скважине.

Процесс гидроразрыва пласта начинается с нагнетания воды для разрыва подземного сланцевого пласта, что увеличивает проницаемость и гидравлическую проводимость. Просеянный песок добавляется в качестве «проппанта», чтобы предотвратить повторное смыкание вновь трещиноватой породы. Песок также обеспечивает среду, через которую проходит жидкость для гидроразрыва. Помимо воды и песка, для дальнейшего повышения производительности используются химические добавки в небольших концентрациях. Эти добавки обычно включают химические вещества, уменьшающие трение внутри скважины и позволяющие проппанту эффективно проходить через трещины породы, предотвращать рост водорослей и бактерий, которые могут повредить систему скважины, и предотвращать коррозию скважинных труб.Общие добавки перечислены в таблице 1 и обычно составляют от 0,05 до 0,5% от общего объема жидкости. ^3,5

Таблица 1: Обычные добавки к жидкости для гидроразрыва. Воспроизведено у Arthur, et al.

Тип добавки	Основное соединение	Общее использование основного соединения
Кислота	Соляная кислота или соляная кислота	Очиститель и химикат для бассейнов
Биоцид	Глутаральдегид	Холодный стерилизатор в здравоохранении
выключатель	хлорид натрия	Консервант пищевой
Ингибитор коррозии	N, н-диметилформамид	Используется в качестве среды для кристаллизации в фармацевтической промышленности
Редуктор трения	Дистиллят нефтяной	Косметика, включая средства для волос, макияжа, ногтей и кожи
Гель	Гуаровая камедь или гидроксиэтилцеллюлоза	Загуститель, используемый в косметике, соусах и заправках для салатов.
Контроль железа	2-гидрокси-1,2,3-пропантрикабоновая кислота	Лимонная кислота используется для удаления известковых отложений Лимонный сок ~ 7% лимонная кислота
Поглотитель кислорода	Бисульфит аммония	Используется в косметике
Проппант	Кремнезем, кварцевый песок	Песок для игр
Ингибитор образования накипи	Этиленгликоль	Автомобильный антифриз и противообледенительный агент

Хотя некоторые из этих химикатов вредны, очень важно отметить, что они вводятся в чрезвычайно низких концентрациях; Большая часть жидкости для гидроразрыва — это чистый просеянный песок и вода.Инженеры и геологи определяют точный состав жидкости для гидроразрыва, включая объем и давление закачки. Обычно это делается с помощью программы компьютерного моделирования, которая может выполнять трехмерный анализ подземных условий. Эти программы позволяют определять работу скважинных насосов, прогнозировать динамику трещин и определять оптимальную смесь проппанта и химикатов в жидкости для гидроразрыва. ⁴

Список литературы

1.Артур, Дж. Дэниел и др. al. «Рекомендации по гидравлическому разрыву пласта для газовых скважин на сланце Марцеллус».

2. Эйхенвальд, Захари. ГИС-расчеты. Апрель 2010 г.

3. Сланцевая коалиция Марцелла. «Гидроразрыв.» Обновлено в 2009 г. http://www.pamarcellus.com/fracing.php.

4. Meyer & Associates, Inc. «MFrac» www.mfrac.com/mfrac.html

5. Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк. «Марцелл Шейл». Обновлено в 2010 г. http://www.dec.ny.gov/energy/46288.html

Гидравлическая символика 203 — напорные клапаны

В «Гидравлической символике 101» (сначала прочтите ее здесь) я рассмотрел основной квадрат, используемый для напорных клапанов, а также показал наиболее урезанные версии двух наиболее часто используемых символов напорных клапанов, разгрузочного клапан и редукционный клапан. В этом выпуске «Гидравлической символики» я собираюсь рассказать о четырех первичных клапанах давления; предохранительный клапан, клапан управления движением, клапан последовательности и редукционный клапан.Каждый основан на одном и том же квадратном символе, но используется совершенно по-разному как в схемах, так и в реальной жизни.

Ниже показаны квартеты, рассматриваемые под одинаковым углом друг к другу. На каждом изображен основной квадрат с вертикальной стрелкой рядом с пилотной линией слева и пружиной справа. Пунктирная линия обозначает пилотный сигнал, который представляет собой столб жидкости давления энергии, используемый для толкания или воздействия на другие внутренние компоненты клапана. Предохранительный клапан нормально закрыт (непроточный).По мере повышения давления в нижнем порте энергия перемещается к пилотной линии слева, но клапан все еще закрыт. По мере того, как давление продолжает увеличиваться, сила, давящая на левую сторону стрелки, начинает преодолевать силу пружины, приложенную справа. Когда управляющее давление создает достаточную силу, он может преодолеть давление пружины и медленно открыть клапан.

Пружины изображены для обозначения силы, приложенной внутрь, и в случае этих символов сила находится слева.Пружину предохранительного клапана можно настроить как слабую или сильную в допустимом диапазоне, ослабив или затянув регулировочный винт. Чем слабее сжатие пружины, тем легче управляющее давление может заставить клапан открыть. Как упоминалось ранее, диагональная стрелка обозначает возможность регулировки, и большинство клапанов давления регулируются.

В приведенном ниже примере показана схема со всеми четырьмя типами клапанов давления. Похоже, много чего происходит, но я собираюсь разбить их все по одному, чтобы они имели смысл.Предохранительный клапан входит в правую часть после всасывания насоса так же, как и предохранительный клапан выше, и работает по тому же принципу. Пружина закрывает клапан с усилием 3000 фунтов на квадратный дюйм, и в этом контуре она действует как максимальное предельное давление насоса, которого может достичь перед тем, как его выбросить в резервуар.

Последовательные клапаны мало чем отличаются от предохранительных клапанов, и это сразу видно по их внешнему виду. Этот клапан последовательности после насоса точно такой же, как и предохранительный, за исключением дренажной линии и настройки пониженного давления.Клапан последовательности предназначен для обеспечения вторичного пути потока, который происходит последовательно с параллельной функцией. Другими словами, когда цилиндр в этом приложении продвигается до конца хода, давление немедленно повышается. Когда давление достигает 2000 фунтов на квадратный дюйм, наш клапан последовательности открывается, отклоняя весь поток насоса для вращения двигателя, в то время как цилиндр остается заблокированным и пока его направляющий клапан остается под напряжением.

Дренажная линия клапана последовательности требуется для поддержания стабильной работы клапана.Поскольку клапан последовательности испытывает давление на оба порта, внутренняя утечка позволяет создавать давление внутри камеры пружины, которое является добавкой к давлению пружины. Без слива давление может повыситься, а клапан может даже заблокироваться. Ключевым различием между клапаном последовательности и предохранительным клапаном является наличие этого слива. Фактически, клапан последовательности представляет собой выдающийся предохранительный клапан.

Редукционный клапан подсоединяется по трубопроводу сразу за направляющим клапаном в отверстии B.Вы сразу заметите, насколько этот клапан отличается от других, и даже самые проницательные люди заметят два различия. Пилотная линия нарисована иначе, на этот раз показывая сигнал давления, исходящий от клапана. Этот важный контраст позволяет клапану снижать давление на выходе, чтобы защитить привод или подсхему за его пределами.

Редукционный клапан также отличается тем, что обычно течет в нейтральном состоянии. Жидкость свободно проходит и позволяет двигателю вращаться, и только после того, как давление на выходе из двигателя поднимется выше уставки 1700 фунтов на квадратный дюйм клапана, он не начнет закрываться.Пилотная линия определяет давление ниже по потоку и начинает перемещать стрелку вправо, перекрывая поток в двигатель. Этот уменьшенный поток также снижает давление, но делает это плавно и с небольшим падением скорости. В результате давление на выходе просто снижается.

В этом примере вы заметите, что есть также обратный клапан, позволяющий потоку полностью обходить редукционный клапан. Это гарантирует, что двигатель не будет испытывать противодавления или будет испытывать небольшое противодавление, когда он вращается в противоположном направлении.Иногда обратный клапан не требуется, но это хорошая практика.

Последний клапан давления, который будет обсуждаться сегодня, — это клапан управления движением, который в моем примере разбит на тормозной клапан и уравновешивающий клапан. Тормозной клапан используется в двигателях, как показано выше. Клапан также очень похож на предохранительный клапан по конструкции и фактически может использоваться как один (как в случае со всеми клапанами давления, кроме редукционного клапана). Обратный клапан обратного потока обеспечивает свободный поток в двигатель, позволяя ему свободно вращаться по часовой стрелке, когда направляющий клапан остается в его текущем фиксированном положении.

Однако при реверсировании направляющего клапана обратный клапан блокирует свободный поток, и теперь масло должно проходить через тормозной клапан. Как вы заметите, у этого клапана две отдельные пилотные линии, соединяющиеся в одной точке на клапане. Он имеет такую ​​же пилотную линию прямого действия, которая огибает угол, но есть дополнительный пилотный источник, тянущийся из противоположного порта двигателя. Эти двойные пилотные источники добавляют интересную функциональность тормозному клапану, поскольку он управляется как изнутри, так и извне.

Внутренний сигнал прямого действия гарантирует, что двигатель не будет двигаться до тех пор, пока комбинация нагрузки и давления насоса не протолкнет двигатель до уровня 3000 фунтов на квадратный дюйм. Это позволяет двигателю оставаться «заторможенным» при отсутствии потока насоса. Однако клапан управления тормозом прямого действия — неэффективный метод управления движением.

У этого клапана есть хитрость в его рукаве — площадь поверхности, с которой работает внешний пилот, больше, чем площадь стороны прямого действия. Соотношение площадей часто составляет 4: 1, но может быть больше 8: 1.В результате управляющее давление должно составлять четверть рабочего давления, что снижает потери энергии в тормозном клапане. Тормозной клапан по существу тормозит до давления 3000 фунтов на квадратный дюйм, но открывается, чтобы обеспечить поток, когда противоположный порт достигает 375-750 фунтов на квадратный дюйм. Клапан использует управляющее давление как разрешение открываться и пропускать поток, предотвращая непреднамеренное движение двигателя.

Наконец, мы подошли к клапану управления движением, обозначенному как уравновешивающий клапан. Обычно он такой же, как тормозной клапан, но используется в цилиндрах.В этом примере показан предохранительный клапан, установленный на 2800 фунтов на квадратный дюйм и подсоединенный к отверстию крышки цилиндра. Обратный клапан обратного потока гарантирует, что цилиндр будет выдвигаться с небольшим перепадом давления, но когда направляющий клапан возвращается в нейтральное положение, уравновешивающий клапан остается закрытым, поэтому цилиндр не может случайно втягиваться.

Уравновешивающий клапан также имеет передаточное число пилота, позволяющее клапану открываться, когда он воспринимает энергию пилота от порта штока, предотвращая случайное втягивание.Уравновешивающие клапаны также хорошо работают на отверстии для штока цилиндра, что предотвращает перегрузку, когда цилиндр перемещается «над центром», что является условием тянущих усилий на штоке.

Оба примера этих клапанов управления движением можно было использовать со сливными отверстиями камеры пружины, как и с клапаном последовательности. Дренаж защищает камеру пружины от дополнительного давления, но в случае этого контура достаточно открытого трубопровода к резервуару через направляющие клапаны, чтобы предотвратить чрезмерное давление.Когда оба порта клапана давления находятся под постоянным давлением, дренаж или вентиляция абсолютно необходимы.

Есть много вариантов клапанов давления, не описанных здесь, но они будут обсуждены в более позднем выпуске. В «Гидравлической символике 204» я расскажу об основных элементах клапанов управления потоком, в том числе о том, как они нарисованы и где они используются.

---

Раздел: Основы гидравлической энергии, клапаны

---

Лучший способ прочитать гидравлическую схему — опытный инженер

Первое чтение гидравлической схемы — это пугающая и запутанная вещь.Есть так много символов, которые нужно идентифицировать, и линий, которые нужно отслеживать. Я надеюсь научить вас системному подходу к чтению гидравлической схемы.

Основные шаги для Чтение гидравлической схемы:

1. Определение типов линий
2. Определите, пересекаются ли линии с подключением или без него
3. Определите компоненты
4. Определите путь потока в обесточенном состоянии
5. Определите, что происходит, когда каждый клапан перемещен
6. Активируйте несколько клапанов одновременно, чтобы увидеть непреднамеренные последствия.

Итак, плюс в том, что, хотя мы используем гидравлику, многое из этого напрямую связано с пневматикой. Пневматика будет иметь несколько дополнительных компонентов, которые мы не используем в гидравлике, такие как масленки, осушители воздуха и пылесосы Вентури, но они похожи.

Приступим.

1. Определение типов линий

В гидравлической схеме каждый тип линии имеет уникальное значение. Кроме того, можно добавить цвета, чтобы обозначить назначение линии.На рисунке ниже показаны все основные типы линий. Базовая линия — сплошная линия, представляющая шланг или трубку рабочего давления. Красная линия указывает на давление, а синяя линия указывает на возвратную линию низкого давления. В данном случае это всасывающая линия для насоса. Бирюзовые и зеленые пунктирные линии называются пилотными линиями или линиями слива в зависимости от их назначения. Обе показанные здесь линии являются пилотными. Пилотная линия — это линия высокого давления с низким расходом (1/4 галлона в минуту). Дренажная линия — обратная линия низкого давления с более высоким потоком.Наконец, желтая центральная линия вокруг некоторых символов является линией вложения или ограничивающей рамкой. Цель этой строки — показать, что все компоненты внутри находятся в одном клапанном блоке или коллекторе. Это сделано для упрощения идентификации в реальном мире.

2. Определите, пересекаются ли линии с или без соединительный

Есть небольшое противоречие с этим. Раньше, если две линии пересекались, они были соединены. Если бы вы не хотели, чтобы линии соединялись, вы бы нарисовали горб на одной линии, добавив некоторой драматичности схеме.Что ж, по мере того как все больше и больше людей прислушивались к совету Black Eyed Peas, говоря: «Вам не нужны драмы, драмы, нет, никакие драмы, драмы», стандарты были изменены. Теперь вам понадобится точка, чтобы обозначить пересекающиеся линии, которые соединяются. Если точки нет, значит, нет связи. Кто знал, что Black Eyed Peas на самом деле пели о гидравлических схемах? Итак, песня явно не имеет ничего общего с гидравликой. Честно говоря, изменение произошло потому, что было намного проще добавить точку, чем стереть линии и сделать горб.Лично мне нравится добавлять горбинки и использовать точку. При этом нетрудно догадаться, каковы были мои намерения. Точка означает, что они связаны, а горбинка — нет. Очень понятно любому, кто читает схему. На рисунке ниже представлена ​​эта концепция.

3. Определите компоненты

Идентификация компонентов — ключ ко всему процессу. Если вы поймете, что делает каждый компонент, вы сможете более четко увидеть, как они будут работать вместе.Другие списки гидравлических компонентов обычно просто говорят вам, что это такое. Этот список будет отличаться тем, что я расскажу о функциях, плюсах и минусах использования каждого из них. Поймите, что это ни в коем случае не исчерпывающий список, и новые компоненты разрабатываются постоянно.

Редукторы расхода

В каждой гидравлической системе у вас будет одна функция, которая требует полного потока, а другая требует гораздо меньшего потока. Здесь на помощь приходят редукторы потока.Самый простой тип — это отверстие, которое представляет собой отверстие, просверленное в заглушке. Как вы понимаете, через отверстие можно протолкнуть фиксированное количество масла.

Отверстие Игольчатый вентиль

Игольчатый клапан — это то, что вам нужно, если вам нужно отрегулировать поток. (Обратите внимание на стрелку для регулировки.) Эти компоненты хороши, если вам просто нужно ограничить поток, но на самом деле все равно, если у вас двунаправленный поток или перегрузка. Позволь мне объяснить. Если вы используете игольчатый клапан для ограничения скорости гидравлического двигателя, теоретически вы можете установить клапан только на один порт.Однако вы заметите, что вращая двигатель в одну сторону, вы получите гораздо лучшую производительность. Если пойти другим путем, вы увидите рывки по очереди. Причина этого — трение в двигателе и системе, которой он управляет. Конечно, средняя скорость была желаемой, но производительность — нет. Теперь я хотел бы описать два новых термина: измерение входа и выхода. Дозирование — это метод измерения жидкости, выходящей из клапана и поступающей в двигатель.Это приведет к снижению производительности, потому что мы полностью зависим от двигателя, чтобы справиться с трением. Иногда мы можем повернуть двигатель на 500 фунтов на квадратный дюйм, иногда на 1200 фунтов на квадратный дюйм. Что сказать? Учет — лучшее решение. Дозирование в (то есть в клапан) заставляет выходное отверстие двигателя поддерживать постоянное давление. Давление на входе все еще может сильно колебаться, но скорость двигателя останется постоянной. Чтобы выполнить дозирование с обеих сторон двигателя, мы больше не можем использовать игольчатый клапан, потому что поток будет измеряться дважды.

Регулируемый контроль потока Управление потоком

Клапаны регулирования потока были разработаны для обеспечения неограниченного потока из клапана и дозированного обратного потока в клапан. Обратный клапан — это то, что обеспечивает неограниченный или «свободный поток». (Свободный поток снизу вверх). Они бывают как в регулируемой, так и в нерегулируемой конфигурации. Последняя мысль заключается в том, что эти клапаны будут выделять много тепла, особенно с поршневыми насосами прямого вытеснения. Вы можете свести это к минимуму, установив клапан регулирования потока с компенсацией, который будет направлять обводную жидкость в резервуар вместо того, чтобы создавать давление до тех пор, пока предохранительный клапан не сработает.

Резервуары (или цистерны)

Существует два типа схем резервуара: герметичный и негерметичный. Безнапорные, безусловно, наиболее распространены на рынке. Можно сделать вывод, что бак под давлением является закрытым.

С помощью резервуара вы также можете указать, хотите ли вы, чтобы масло возвращалось выше (вверху) или ниже (внизу) уровня масла в резервуаре. Честно говоря, я не знаю, зачем вам возвращать масло выше уровня масла.Это приводит к добавлению воздуха в жидкость (подумайте о аквариуме). Если в линию всасывания попадет слишком много воздуха, вы можете сделать вашу несжимаемую жидкость немного более сжимаемой, что приведет к снижению производительности. Ирония заключается в том, что я почти всегда вижу схему, указывающую на возврат масла выше уровня масла.

Подробнее:

4 важных компонента для каждой гидравлической системы и почему

Краткое руководство по основам гидравлических предохранительных клапанов и фильтров

Простое руководство по гидравлическим насосам и резервуарам

Фильтры и управление теплом Жидкий фильтр

Все масло должно поддерживаться системой, и фильтрация является обязательной.Это ромб с пунктирной линией, указывающий на то, что жидкость должна проходить через какой-то экран. Многие фильтры также имеют подпружиненный обратный клапан, включенный параллельно, так что, если фильтр забит, масло будет проходить через обратный клапан.

Также важно поддерживать температуру масла. Если система предназначена для использования в холодном климате , необходимо использовать масляные обогреватели (справа). Стрелки указывают на символ, указывающий направление теплового потока.

Теплообменник Системы контроля температуры

Теплообменник (вверху слева) используется для отвода тепла от системы; стрелки указывают.Существуют также системы контроля температуры , которые могут либо отклонять, либо добавлять тепло. Это представлено одной стрелкой, указывающей внутрь, и другой, указывающей. Важно отметить, что их можно включать и выключать по мере необходимости, так что активен только один или ни один.

Насосы и двигатели

Насосы и двигатели, вероятно, являются наиболее легко идентифицируемыми компонентами на схеме. Это всегда первый компонент, который я ищу, потому что именно здесь начинается волшебство.У насосов будут стрелки, указывающие на то, что энергия жидкости вытекает из насоса. На гидравлических двигателях стрелки указывают внутрь.

Если насос приводится в действие электродвигателем, он может быть показан подключенным к нему. Направление вращения может быть показано. Помните, что направление вращения, показанное здесь, — по часовой стрелке, если смотреть на вал насоса, а не на вал двигателя. И насосы, и двигатели могут быть фиксированного или переменного рабочего объема.

Насос с фиксированным рабочим объемом с двигателем Насос переменной производительности Двигатель с переменным рабочим объемом

Одна замечательная вещь заключается в том, что у вас действительно могут быть двухсторонние насосы и двигатели.Мы можем понять, почему вам нужен двунаправленный двигатель, но почему насос? Двунаправленные насосы обычно соединяются напрямую с двигателем в замкнутой гидравлической системе. Вместо того, чтобы возвращать отработанное масло в резервуар, оно возвращается непосредственно в насос. Есть много применений лебедок, которые используют этот тип системы.

Как определить, правильно ли работает ваш гидравлический насос

Лучшее руководство по двухступенчатым гидравлическим насосам

Остерегайтесь жары! — Перегрев: скрытая опасность в гидравлической системе с компенсацией давления

Хороший совет по использованию гидравлического двигателя в качестве насоса?

Как минимизировать удары в гидравлической системе с закрытым центром

Двунаправленный двигатель с фиксированным рабочим объемом

Аккумуляторы Двунаправленный насос переменной производительности

Аккумуляторы — это устройства для хранения масла под давлением.Это заметно в системах с очень высокой пиковой мощностью, но с низким рабочим циклом. Хорошим примером этого являются американские горки Top Thrill Dragster в Сидар-Пойнт. (изображение любезно предоставлено daveynin на Flickr). За несколько секунд требуется большая мощность, чтобы запустить эту машину через холм. Однако автомобили запускаются только каждые 60–120 секунд, так что все время между ними можно использовать для производства энергии и хранения ее в аккумуляторах до тех пор, пока она не понадобится. Аккумуляторы бывают двух типов: подпружиненные (обозначены пружиной) и газовые.

Цилиндры

Цилиндры — это линейные приводы, которые могут создавать большие силы в небольших объемах.

Обычно на схеме представлены три типа. Цилиндр одностороннего действия — это цилиндр, в котором гидравлическое масло подается только с одной стороны (обычно через канал), а его возврат осуществляется силой тяжести или пружинами. Разъем для бутылок — хороший тому пример.

Одиночное действие

Цилиндры двустороннего действия являются наиболее распространенными, и давление может быть приложено к любой стороне, чтобы заставить цилиндр выдвигаться или втягиваться.Поскольку площадь выдвижения и область втягивания у цилиндра двойного действия различаются, вы можете получить нежелательную производительность. Цилиндры с двойным штоком являются ответом на этот вопрос, потому что площадь одинакова с каждой стороны поршня.

Двойного действия Двойной стержень двойного действия

Для дальнейшего чтения:

Простое руководство по разметке цилиндра для шарнирных сочленений

Вычислитель гидравлических или пневматических цилиндров Ultimate

6 секретов для синхронизирующих цилиндров

Не делайте этих ошибок с цилиндрами поршня, я сделал…

Как определить диаметр отверстия цилиндра без разборки

Клапаны регулирования давления

Контроль давления необходим во всех гидравлических системах.Каждая система должна иметь предохранительный клапан для защиты гидравлических и механических компонентов. На этом схематическом изображении жидкость под давлением находится на верхней стороне клапана. Если давление достаточно велико, чтобы преодолеть пружину, стрелка сместится, и в этом случае масло потечет в резервуар.

Однако мы можем немного изменить порты и получить другую производительность. Вместо того, чтобы направлять выходной поток в резервуар, мы можем заставить его приводить в действие что-то еще, например двигатель.Это клапан последовательности . Если у меня есть гидравлический сверлильный станок, когда поток включается в верхнюю часть, возможно, у меня есть зажим, который я хочу задействовать в первую очередь. Я мог подсоединить цилиндр к верхней боковой линии, и цилиндр зажал бы, чтобы создать давление. Двигатель может вращаться только после того, как будет создано достаточное давление.

Редукционный клапан также является важным гидравлическим элементом. В последней системе, которую я разработал, одна сторона работала под давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм, а другая — под давлением 400 фунтов на квадратный дюйм.Я включил редукционный / сбросной клапан там, где левый порт имел полное давление в системе 3000 фунтов на квадратный дюйм. Правый порт был настроен на пониженное давление 400 фунтов на квадратный дюйм. Если давление в этой линии повысится, это сбросит это давление в резервуар через нижний порт.

Клапаны удержания нагрузки

Любой клапан удержания нагрузки будет основан на некоторой форме обратного клапана . Обратный клапан позволит потоку легко двигаться в одном направлении, но не в другом.Это здорово… если мы хотим удерживать груз вечно. Часто это не так, поэтому нам нужен способ обхода потока.

Пилот для открытия обратного клапана , обычно называемый PO Check , используется для смещения тарельчатого клапана. (Предупреждение о спойлере: в обратных клапанах не используются шары, потому что их очень сложно сделать и они плохо герметизируются. Тарельчатый клапан — это сегмент конической формы, который уплотняется намного лучше.) Как правило, если в направляющем клапане используется рабочий порт A Для подъема груза рабочее отверстие B используется для опускания груза и снятия обратного клапана PO.

Если необходимо заблокировать оба направления, можно использовать двойной обратный клапан PO. Это коллектор, который объединяет два обратных клапана PO и упрощает необходимое внешнее водоснабжение за счет включения поперечных пилотных линий.

Обязательно к прочтению: Дрейф: почему нельзя удерживать нагрузки с помощью гидрораспределителей

Уравновешивающие клапаны

Есть один серьезный недостаток использования обратного клапана PO: температура. Если вам необходимо удерживать нагрузку в обоих направлениях, проверка PO может действительно создать чрезвычайно большое давление.Представьте себе ситуацию, когда рано утром настраиваете устройство под нагрузку. Нагрузка и положение не меняются весь день, но температура становится на 30-40 ° выше. Масло будет расширяться, создавая давление, которое может превышать возможности двигателя или цилиндра. Это плохая ситуация. К счастью, нам на помощь приходит уравновешивающий клапан . Уравновешивающий клапан обеспечивает свободный поток в двигатель или цилиндр через обратный клапан, но на выходе есть специальный предохранительный клапан.Если давление в цилиндре слишком высокое, он будет сбрасывать давление (порт 2–1) до тех пор, пока клапан не закроется. Также имеется пилотный порт (порт 3), открывающий путь для обратного потока масла.

Крутая вещь и вещь, которая вызовет много головной боли, — это то, что вы можете настроить производительность системы, воспользовавшись доступными функциями измерения. Это контролируется двумя вещами: передаточным числом пилота и пропускной способностью. У меня сейчас нет времени, чтобы вдаваться в подробности, поэтому мы оставим это для другой статьи.Уравновешивающие клапаны доступны в одинарной или сдвоенной конфигурации .

Если удержание груза по-прежнему важно в вашей конструкции, вам необходимо использовать клапан удержания нагрузки. Не используйте для этой задачи гидрораспределитель!

Челночные краны

Челночные клапаны — это логические элементы, которые позволяют двум (или более) вещам сигнализировать о другом. Челночный клапан — это, по сути, два обратных клапана с одним шаром (да, тарельчатый, я знаю).Более высокое давление заставит тарелку закрывать сторону с более низким давлением и направить давление и / или поток по перпендикулярному пути. Компенсированные клапаны являются хорошим примером этого, где каждая секция клапана отправляет давление компенсатора обратно в насос, чтобы определить, какое давление необходимо. Давления сравниваются друг с другом с помощью челночных клапанов, и побеждает самое высокое давление.

Направляющие регулирующие клапаны

Направляющие регулирующие клапаны — это основа гидравлики.Это позволяет жидкостям изменять направление и пути потока. Эти клапаны отличаются своим положением и способами. Позиции — это количество дискретных конфигураций клапана. Пути — это количество портов клапана. Двухпозиционный двухходовой клапан будет использоваться для включения и выключения потока.

2 позиции, 2 пути

Трехпозиционный трехходовой клапан может использоваться для наполнения и разгрузки аккумулятора. Вы хотите, чтобы масло высокого давления заливало, а затем подключалось к каналу низкого давления для выпуска.

2 позиции, 3 пути

Двухпозиционный четырехходовой клапан может изменять направление жидкости, где вы можете изменить направление на двигателе или цилиндре. Эти клапаны могут иметь опцию плавного переключения (слева), где фантомное третье положение обеспечивает плавный переход , как показано пунктирными линиями между положениями. Это дополнительное положение связывает все порты вместе, чтобы нейтрализовать давление и минимизировать влияние импульса при реверсировании потока.

2 позиции, 4 пути 2 положения, 4 направления с плавным переходом

Трехпозиционный четырехходовой клапан обеспечивает положение выключения, чтобы система могла отдыхать.Это центральное положение может иметь множество конфигураций, которые могут удовлетворить практически любые требования. Пожалуйста, прочтите мою статью о гидрораспределителях для получения дополнительной информации.

3 позиции, 4 пути

Прочие чтения

Избегайте использования сдвоенных центральных клапанов в серии

Подключение нескольких клапанов с открытым центром с использованием мощности выше

Направленные регулирующие клапаны

— что должен знать каждый инженер

Краткое руководство по основам гидравлических предохранительных клапанов и фильтров

Привод клапана

Все позиционные клапаны должны быть задействованы для выполнения определенной функции.Начнем с механических приводов. Слева направо: кнопка , механическое действие, рычаг, ножной переключатель и механический переключатель . За исключением рычага и кнопки, их становится все труднее и труднее найти. За последние двадцать лет электроника настолько улучшилась, что прокладывать провода к электрическим датчикам намного проще и дешевле, чем шланги к гидравлическим компонентам.

Нажать кнопку Рычаг срабатывания Механическое действие Ножной переключатель Механический переключатель

Управляющее давление и электрическое срабатывание являются доминирующими силами на рынке и будут в течение некоторого времени.Электронные системы управления позволяют точно применять пилотное срабатывание (слева), где низкое давление смещает клапан, и электро-пропорциональное срабатывание . Правый схематический символ означает работу соленоида. Соленоид — это непропорциональный сигнал, который полностью перемещает клапан. Для пропорционального управления используются другие методы, и через символ будет нарисована стрелка.

Срабатывание управляющего давления Срабатывание соленоида

Многие клапаны смещены в одном направлении или в центральное положение. .Пружины — способ добиться этого. При всех этих элементах управления вам не нужно иметь срабатывание с обеих сторон.

Клапан с пружинным центрированием

Если вы не хотите, чтобы клапан двигался при отключении, вы можете добавить фиксатора (в центре и справа), чтобы убедиться, что клапан остается в том же месте. Детенты обычно представляют собой подпружиненный шар (да, настоящий шар), который фиксируется в канавке на золотнике клапана.

2-позиционный фиксатор 3-позиционный фиксатор

Прочие компоненты

Есть несколько компонентов, которые не попадают ни в какие категории, и я хотел бы поделиться ими.Манометры давления P являются наиболее распространенными. Они будут давать давление линии, в которой они установлены. Помните о влиянии потока в системе. Недавно мне пришлось перенести манометр, потому что падение давления из-за потока давало мне ложные показания. Я переместил датчик на интересующий меня компонент, и ложные показания прекратились.

Манометр

Индикаторы температуры похожи на термометры. Их можно размещать по всей системе, как манометры, но многие конструкции просто контролируют температуру резервуара с помощью смотрового указателя.Смотровой указатель (не показан) покажет уровень масла и, как правило, температуру в резервуаре.

Датчик температуры

Реле давления — это переключатели, которые изменяют состояние при достижении определенного давления. Обратите внимание, что гистерезис является проблемой для них, поэтому, если переключатель установлен на 400 фунтов на квадратный дюйм при подъеме, он может не отключиться до 350 фунтов на квадратный дюйм при падении. Они могут иметь нормально открытые и нормально закрытые конфигурации, а также фиксированные и переменные настройки давления.

Реле давления

Последний символ — ручной отсечной клапан .Обычно это устройства низкого давления, которые используются на всасывающей и обратной линиях рядом с резервуаром, чтобы облегчить замену масла и фильтра. Обязательно держите их открытыми. В противном случае может случиться плохое.

Ручное отключение

Ух ты, там наверняка много символов, и, как я уже сказал, этот список не исчерпывающий. Надеюсь, вы уже можете начать видеть, как некоторые из этих компонентов будут работать вместе, например, как гидрораспределитель будет управлять цилиндром.

4.Определите путь потока в обесточенном состоянии

Как я уже упоминал, я начинаю с поиска насоса (ов) на схеме. Проследите линии наружу от насоса, пока не дойдете до закрытого клапана. Повторяйте, пока не вернетесь к резервуару или не закончите пути. Затем я проверяю, есть ли в системе три других важных компонента. Убедившись, что все четыре компонента присутствуют и они исправлены, я начинаю смотреть на обесточенное состояние. Когда все компоненты деэгризованы, может ли поток вернуться в резервуар, или он создает давление в системе, или это где-то посередине? Я обычно прорисовываю это маркером.Если у меня есть насос с фиксированным рабочим объемом, я хочу, чтобы масло возвращалось в бак при почти нулевом давлении. Если у меня есть насос с регулируемым рабочим объемом, все пути потока должны быть заблокированы, а давление в нашем компенсаторе должно быть как минимум на 200 фунтов на квадратный дюйм ниже, чем в предохранительном клапане.

В Примере 1 (ниже) жидкость, протекающая через первую рабочую секцию, выходит через рабочий порт A и попадает в коллектор справа. В этот момент остановлены все семь клапанов. Он также проходит через ограничитель давления и останавливается на гидрораспределителе.Эта система позволяет полностью нарастить давление и указывает на то, что нам нужен насос с регулируемым рабочим объемом и компенсацией давления, который у нас есть.

5. Определите, что происходит при перемещении каждого клапана

Теперь, когда мы идентифицировали наше обесточенное состояние, мы должны активировать компоненты один за другим. (Иногда может присутствовать активатор, который также необходимо активировать. Это относится к примеру 2). В каждом разделе отслеживайте, что происходит с давлением и потоком и каков желаемый результат.

Пример 1

Секция 1 коллектора уменьшит расход (расходомер) путем активации верхнего клапана для пилотного открытия большего клапана под ним. Затем он отправит поток через порт B, но не раньше, чем он будет отправлен через клапан управления потоком.

Если мы активируем Секцию 2 для создания давления в порту A, мы должны увидеть, как верхний клапан активирует больший клапан под ним. Этот поток выйдет из порта A и создаст давление в пилотном отверстии уравновешивающего клапана.За пределами коллектора есть два клапана управления потоком, которые будут управлять движением двигателя путем дозирования жидкости. Также имеется реле давления, которое укажет, остановился ли двигатель (мы ищем сигнал только тогда, когда порт B находится под напряжением). Остальные три порта клапана аналогичны, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности.

Два клапана справа за редукционным клапаном управляют цилиндром. Если правая катушка активирована на крайнем левом клапане, цилиндр будет медленно втягиваться под действием силы тяжести, измеряемой игольчатым клапаном.Однако, если клапан справа активирован, игольчатый клапан обходится, и цилиндр опускается намного быстрее.

Пример 2

Как уже упоминалось, на этой схеме показан поршневой насос прямого вытеснения, и для того, чтобы могло произойти какое-либо движение, необходимо закрыть разгрузочный клапан. Это делается путем подачи питания на S7, что должно происходить с любым другим соленоидом.

Если мы включим S1 и / или S3, мы сможем втянуть левый и / или правый цилиндр выдвижения.Однако, когда мы активируем S2 и / или S4, мы не хотим выдвигаться до того, как все цилиндры внизу будут втянуты, чтобы избежать столкновения. Для этого мы используем челночный клапан, чтобы потоки из S2 и S4 не загрязняли друг друга. Затем поток продолжает оказывать давление на уравновешивающий клапан и втягивать все цилиндры.

Обратите внимание на центральное положение гидрораспределителя (3-позиционный / 4-ходовой), активируемого S5 и S6. Порты P и A заблокированы, но порты B и T подключены.Это сделано специально для того, чтобы у нас был путь для выхода масла из цилиндров. После того, как все эти цилиндры втянуты, только тогда будет достаточно давления, чтобы преодолеть клапан последовательности и выдвинуть цилиндр (ы) выдвижения.

При подаче питания на S5 все цилиндры втянуты, как это делают S2 и S4, но цилиндры выдвижения не выдвигаются из-за челночного клапана.

Когда S6 находится под напряжением, мы начнем выдвигать цилиндры предписанным способом.(Обратите внимание, что нас не волновало, как втягиваются цилиндры.) Поток будет выходить из рабочего порта B через клапан управления потоком. Поскольку у нас есть поршневой насос прямого вытеснения, мы не хотели, чтобы оставшееся масло пропускалось через предохранительный клапан. Мы сделали это, используя компенсированный контроль потока, чтобы наш дополнительный поток шел прямо в резервуар (порт 2) при значительно пониженном давлении. Отмеренная жидкость (порт 3) затем поступает к уравновешивающему клапану, где она свободно протекает через обратный клапан.

На этом этапе активирована Группа 1.Группа 1 состоит из двух горизонтальных зажимных цилиндров и может работать до 300 фунтов на квадратный дюйм. В этот момент активируется Группа 2, в которой задействованы четыре вертикальных и два горизонтальных зажима. При 400 psi активируется Группа 3 и так далее, пока мы не перейдем к Группе 6. Когда группа 6 активирована, если соленоид S8 не активен, он выдвинет цилиндр. Если S8 активен, секция не нажимается, и это не позволяет потоку достигать других секций. S8 запускается бесконтактным переключателем, который определяет длину заготовки.Если там есть материал, S8 отключится, и секция нажмет.

6. Активируйте несколько клапанов одновременно, чтобы увидеть непреднамеренные последствия.

Непредвиденные последствия очень трудно увидеть и предсказать. Настоящая задача здесь — извлечь уроки из них, чтобы не повторить их дважды. Распространенным явлением является подача питания на обе стороны распределителя. Обычно повреждений не происходит, но ваша система управления должна быть настроена таким образом, чтобы исключить эту опасность.При использовании релейной логики у вас может быть одно реле для включения питания клапана, а другое — для выбора направления.

В примере 1 , когда я активировал Раздел 1 и порт B Раздела 2, произошли непредвиденные последствия. Сейчас он смотрит на меня, но раньше было очень трудно увидеть, пока система не была построена. На двигателе у меня есть регулирующие клапаны для управления скоростью двигателя. Однако я хочу ограничить скорость двигателя перед его остановкой (важно место остановки.) Я делаю это, активируя Секцию 1 примерно за фут до точки остановки, таким образом уменьшая скорость. Однако уменьшенный расход ниже, чем у расходомера при регулировании расхода. Результатом является состояние низкого дозированного расхода, и мой двигатель переходит в положение остановки. Мы предпринимаем шаги, чтобы исправить это.

В примере , пример 2 , двухпозиционные трехходовые клапаны должны быть сконфигурированы таким образом, чтобы их положения были противоположны друг другу. Причина в том, чтобы предотвратить повреждение машины.Если обрыв провода к одному из соленоидов, дополнительные секции будут давить и могут вызвать потенциальное повреждение машины. Чтобы свести к минимуму этот риск, мы добавили дополнительную защиту к проводам, проложили провода большего сечения, чем необходимо, и добавили проверку проводов в ежемесячный контрольный список профилактического обслуживания.

Заключение

Чтение схем — очень страшная вещь, но не забудьте расслабиться, вы умны, а мама и папа вас очень любят. Ты получил это! Просто работайте над этим медленно и не спешите задавать вопрос.