Отопление первично вторичные кольца: Первично-вторичные кольца в системе отопления. Что это такое?

Первично-вторичные кольца в системе отопления. Что это такое?


Наверняка вам приходилось слышать про первично-вторичные кольца в системах отопления, но мало кто понимает, что это из себя представляет. Тема довольно интересна и именно ей будет посвящен данный материал. Давайте разберемся, что из себя представляет первично-вторичная система.

Основная проблема системы отопления

Система отопления — это совокупность всех технических компонентов, что предназначаются для передачи тепла по всему помещению. Когда в данной конструкции присутствуют сразу несколько циркуляционных насосов, что должны обеспечивать постоянную работу, то они соединяются единым циркуляционным каналом. Это место являет собой часть трубы, который пропускает через свою конструкцию теплоноситель каждого насоса.

За общий элемент выступает обычно нагревательная конструкция. Когда компонент имеет большое значение сопротивление, то один из двух насосов сможет мешать работе другого. Эти изменения создаются из-за большого давления, что образуется между двумя патрубками (обратным и подающим). Из-за этого в этих местах бывают высокие перепады давления, что отражаются на элемент с меньшей мощностью.

Данная проблема решаема. Но чтобы внести изменения в работу, необходимо добавить новый элемент в общую конструкцию — гидравлический выравниватель. Этот компонент являет собой простую трубку, которая устанавливается между падающей и обратной магистралью. Основное условие качественной работы — небольшое внутреннее гидравлическое сопротивление. Благодаря такому дополнению, между трубопроводами не происходят перепады, а значит на насосы практически ничего не влияет. Оборудование будет представлять заявленные значения.

Но есть еще один вариант взаимодействий насосов — полная зависимость от гидравлического кольца. Чтобы найти ответ на этот вопрос, стоит немного подумать, используя при этом расчетные формулы.

Решение проблемы

Для решения этой проблемы выбирают пример решения гидравлического сопротивления. Эта формула показывает, что потери, образующиеся в цепи прямо пропорциональны коэффициенту циркуляционного трения и двойной внутренней скорости. Также допустимые потери в другую сторону пропорциональны размеру диаметра внутренней трубы, который умноженный на 2 ускорения вольного падения. В предыдущем случае с гидравлической трубой, был увеличен размер трубопровода, чтобы давление внутри было минимальным. Что если попробовать изменить размерность трубы?

После исследования оказалось, что во время уменьшения промежутка возле трубопровода до значимых величин, то таким образом автоматически уменьшается сопротивление гидравлики. В завершении этих действий, циркуляционные насосы станут свободны друг от друга. Тогда получится, что два одинаковых выражения по своей составу оказываются одинаковыми. Но разница между двумя вариантами все же есть.

Во время использования гидравлической трубки, оборудование будет выполнять три основные функции. Когда человек желает применять метод первично-вторичных колец в система отопления, то для решения этого вопроса сепаратор и дешламатор оборудуют по отдельности, по собственным взглядам или необходимости.

Именно из-за этого, когда в конструкции оборудовано сразу пару циркуляционных насосов, тогда применяют метод близко находящихся тройников. При использовании данной технологии, любой из трех гидравлических насосов начнет работать свободно от своего соседа.

Принцип работы первично-вторичных колец

Первичное кольцо — это конструкция в системе отопления, что соединяет в своей основе любые вторичные кольце, а также захватывает соседнее котловое кольцо. Основное правило для вторичных колец, дабы они не зависели от первичного — соблюдать длину между тройниками вторичного кольца, которая должна не превышать четырех диаметров первичного

К примеру, для расчета наибольшей длины между тройниками, дабы кольцо работало свободно, стоит точно обозначить диаметр конструкции первичного кольца. Эта труба дополнительно обвязывается медным материалом, так как элемент проводить высокие температуры. Например: возьмем длину трубы 26 мм, ширина такой трубки не превышает нескольких миллиметров. С каждой стороны стенки берем по 1 мм, а значит внутренний диаметр трубки составит 24 мм.

Для расчета расстояния между тройниками, полученное значение (у нас 24), умножаем на 4, так как расстояние должно равняться четырем диаметрам. В итоге после подсчетов, промежуток между тройниками не должно быть больше 96 мм. На деле все тройники обязательно будут запаяны между собой.

Каждая конструкция с гидровыравнивателем обязательно в каждом вторичном кольце имеет пружинный обратный клапан.  Если не придерживаться таких рекомендаций, то возникает паразитная циркуляция, происходящая через неработающие места.

Кроме того, не советуют использовать циркуляционный насос на противоположном трубопроводе. Это часто становится причиной изменения давления, из-за большого расстояния от расширительного бака закрытой системы.

Еще один вроде бы очевидный факт, но о котором многие забывают. Нельзя устанавливать между тройниками никаких шаровых кранов. Пренебрежение этим правилом приведет к тому, что оба насосы станут зависеть от работы соседа.

Рассмотрим полезный совет по работе с циркуляционными насосами. Чтобы пружины клапана не издавали звуки во время работы, стоит помнить об одном правиле — обратный клапан устанавливают на расстояние 12 диаметров трубопровода. Например: при диаметре трубы в 23 мм, расстояние между клапанами составит 276 мм(23х12). Только при таком расстоянии клапаны не будут издавать звуков.

Кроме того, по такому принципу советуют оборудовать насос на длине 12 диаметров подходящего трубопровода. Отмеряют все от Т-образных разветвлений. В этих местах турбулентный тип с эффектом рециркуляции (завихрения потоков жидкости). Именно образование их на угловых местах контура, создает неприятный шум. Кроме того, эта особенность создает еще одно минимальное сопротивление.

Пример использования первично-вторичных колец

Рассмотрим все же вариант применение конструкции первично-вторичных колец в системе отопления, дабы добиться равномерного распределения тепла по теплоносителям на все контура. Дабы не мешать работе вторичной системы, к общему кольцу подключают котловой насос.

Тогда получается, что после изменения конструкции, на выходе получают гибрид колец и разделителя. Достоинства подобного оборудования: выполнение работы, создавая при этом независимые контура. Именно это кольцо имеет небольшие размеры, на котором очень хорошо можно установить группы быстрого монтажа.

Основное преимущество данной системы — в каждый контур будет поступать равномерное количество тепла. Кроме того, используя это устройство, получается намного лучше сэкономить финансы. Ведь данное оборудование стоит намного экономичнее, чем покупной выравниватель или коллектор.

Все специалисты советуют это оборудование, ведь понимают, что на котельных выделяется очень немного пространства, поэтому расположение вместе выравнивателя и коллектора достаточно тяжелое занятие. Эта проблема появляется из-за отсутствия нормального пространства для оборудования.

Коллектора бывают различного типа, которые отличаются количеством воздуховодов. Часто данный инструмент устанавливают в помещениях, где достаточно сильно ограничено место.

Из всей представленной информации, рассмотрим несколько положительных сторон установки первично-вторичной системы:

  1. Компактность оборудования. Системы не занимают много места, поэтому установка не займет много пространства.
  2. Равномерное распределение теплоносителя. Именно это обеспечит качественную работу циркуляционных насосов.
  3. Создание дополнительного контура для независимой работы.
Читайте так же:

системы отопления, циркуляционные насосы. отопительные системы

  1. Главная
  2. Статьи
  3. Котельные модули быстрого монтажа. (Современные тенденции монтажа автономных систем отопления).

21.03
2013

Вкратце напомним, что существующие системы отопления условно можно разделить на две группы.

Гравитационная система (с естественной циркуляцией) отопления проста, она требует монтажа труб большого диаметра, которые несколько дороже и не очень вписываются в интерьер помещения. Регулировать такую систему можно только вручную. В связи с большой инерционностью. Она плохо поддается автоматическому регулированию. Ощутимый недостаток этой система отопления — большой расход топлива, нежели чем у систем с насосной циркуляцией. В гравитационных системах отопления используются энергонезависимые котлы (cловацкие TLO PROTHERM, «Жуковские котлы»). Вместе с тем, подобные системы имеют целый ряд преимуществ, основной плюс их — это энергонезависимость. Для районов, где нестабильная электрическая сеть или электричество вовсе отсутствует, единственный выход — использование самотечных отопительных систем отопления. Кроме того, данный тип отопления практически не требует сервисного обслуживания и он долговечен. Правильно смонтированная система может проработать без проблем десятки лет. Фактически кроме котла там нечему ломаться.

Системы с принудительной циркуляцией. В этом случае Вы получаете комфорт. Система насыщена приборами, которые требуют бесперебойного электропитания. Вы можете устанавливать нужную температуру в различных помещениях и система будет автоматически их поддерживать. Отопительные системы этого типа, собранные по классическим схемам требуют балансировки отопительных контуров и большого количества всевозможных элементов систем отопления: расходомеры, клапаны, воздухоотводчики и т.д

Система отопления с первично-вторичными кольцами — один из вариантов отопления с принудительной циркуляцией. Данный метод позволяет значительно сократить время монтажа, не требует балансировки отопительных контуров, эстетичный внешний вид. Наиболее эффективна она для отопительных систем с большим количеством потребителей, использующие разные температурные режимы, но работающие от одного генератора тепла.

Как же конкретно организована эта система?

Сразу за котлом создается короткое первичное замкнутое кольцо, куда насосом подается теплоноситель (рис 1). Циркуляционный насос котла перекачивает теплоноситель только по первичному кольцу. В кольце делаются отводы для питания ветвей (вторичных колец) с потребителями тепла: поэтажные ветви с радиаторами, «теплые полы» и т.д. Каждое вторичное кольцо снабжено своим циркуляционным насосом. Отбор теплоносителя из первичного кольца (точка «А») и ее возврат(точка «Б») должны быть расположены рядом, не далее 300 мм друг от друга, и в этом случае гидравлическое сопротивление участка «А-Б» чрезвычайно мало и теплоноситель не будет затекать во вторичное кольцо . В данной отопительной системе отопления мы добиваемся, чтобы первичное (общее) кольцо было всегда в рабочем состоянии, а вторичные в нерабочем, они задействуются по мере необходимости.

По сути первичное кольцо это однотрубная система в которой каждый потребитель (вторичное кольцо) отдает в систему охлажденную воду, а чем дальше потребитель от начала кольца, тем холоднее он ее получает.

Если не включены потребители во вторичных кольцах, то в этом случае теплоноситель нагретый котлом и понуждаемый циркуляционным насосом «крутится» в первичном кольце — гидроколлекторе. Теплоноситель поступает в отопительный котел примерно той же температуры, что и вышла из него, это положительно сказывается на работе котла. Он работает в экономичном режиме или выключит горелку котла

Техническая реализация первичного кольца.

Для облегчения монтажа ряд фирм-изготовителей выпускают готовые узлы гидроколлекторов, из которых и организуется первичное кольцо. Гидроколлекторы лучше всего монтировать в вертикальном положении, тогда появляется возможность удалять из системы отопления шлам, оседающий в нижней части, а в верхней устанавливаются воздухоотводчики.

Основным условием гидравлической устойчивости схемы отопления с гидроколлекторами является обеспечение низких скоростей движения теплоносителя (0,2<V≤0,4 м/сек.), и в этом случае обеспечиваются малые перепады давления. При этом, например, проходное сечение коллектора для котла 30 кВт будет 16 см². (короб сечением 3х5,5 см. Если мощность котла будет меньше (15кВт), то для данного сечения скорость движения теплоносителя в нем 0, 26м/с, что соответствует нормам.

Выравнивание давления в первичном кольце. Для этих целей служит гидровыравниватель, который называют : «гидравлический сепаратор», «стрелка» или «гидрострелка».

\В случае работы со «стрелкой» первичное кольцо будет состоять из контура отопительного котла и гидровыравнивателя, в котором циркулирует теплоноситель под воздействием насоса котла. Гидровыравниватель обеспечивает беспрепятственную циркуляцию через котел, а также торможение потока и уменьшение перепада давления между прямой и обратной магистралями коллектора. При запросе тепла от потребителей вода циркулирует через котел, гидровыравниватель, гидроколлектор и соответствующее кольцо потребителя.

Конструкция гидровыравнителя (рис2) весьма проста — это емкость прямоугольной или круглой формы, проходное сечение которого обеспечивает движение теплоносителя 0,2<V≤0,4 м/сек.), Благодаря низкой скорости теплоносителя из него выпадает шлам и оседает на дне, где обычно встроен шаровой кран для сброса шлама. В центральной части камеры смешивания устанавливаются 1–3 перфорированных перегородки для сепарации теплоносителя, с целью отделить от него воздух, который выходит через воздухоотводчик в верхней части корпуса «гидрострелки»..

Таким образом, гидровыравнитель является одновременно: сепаратором воздуха, смесителем, тормозом и отстойником шлама.

Пример технической реализации гидровыравнивателя и коллектора для теплоцентрали фирмы TE-SA.

Вторичные кольца, их техническая реализация.

Теплоноситель, циркулирующий по контуру вторичного кольца за счет своего собственного циркуляционного насоса остывает, смеситель вторичного кольца открывается и следует команда на запрос тепла. Циркуляционный насос вторичного кольца через свой смеситель начинает забор горячей воды и сброс охлажденной во вторичное кольцо. «Обратка», смешиваясь с водой в первичном кольце (гидроколлекторе) поступает в котел, который тут же через свою автоматику реагирует на понижение температуры теплоносителя и увеличивает пламя горелки. Рис.3.

Фирмы -изготовители котельного оборудования поставляют уже готовые насосно — смесительные группы, состоящие из трехходовых смесителей, циркуляционных насосов, байпасов со встроенными перепускными клапанами, термометрами и т. д. Достаточно приобрести уже готовый и смонтировать его к коллектору. Модули сделаны, как под ручную регулировку, так и в автоматическом режиме с установкой датчиков, сервоприводов, и термостатических головок.

Экономическая целесообразность. Стоит ли игра свеч?

Дочитав до этих строк, Монтажник снисходительно улыбнется, вспомнив, что он Сам неоднократно делал эти модули из комплектующих и они выходили дешевле, чем покупать уже готовые. Не будем отрицать. Да это так. У него они дешевле. В этом случае надо задать вопросы:

Возможно, что приведение к общему знаменателю выявит, что стоимость заводского модуля чуть-чуть превышает предложенный самодельный вариант и в этом случае решать нужно будет Вам самим. Не забывайте и про эстетический внешний вид вашей котельной.

PS. Hастоятельно рекомендуем при сравнении цен на готовые модули учесть и наши цены. Не исключено, что предложение Монтажника будет отвергнуто.

Почему нам нравится такая схема отопления?

  1. Экономичность. Котел находится в «ждущем» режиме. Экономия топлива очевидна.

  2. Работа внешних контуров (вторичные кольца) не зависит друг от друга. Это значит не нужна балансировка всей отопительной системы, что имеет место быть в  классической насосной схеме.

  3. Модификация. Подсоединение новых контуров отопления происходит просто и без проблем. Если Вы предполагаете в будующем модификацию своей системы, нужно заранее заложить в проект коллектор с резервными вход/выходами.

  4. Время монтажа котельной существенно снижается. Ощутимая экономия денег!

  5. Эстетика котельной. Немаловажная вещь!

Практические примеры трех отопительных систем с использованием арматуры фирмы TE-SA приведены ниже.


К списку статей

Другие статьи

Отопление первично вторичные кольца. Первично-вторичные кольца в системе отопления!  Подробнее »


Преимущества применения первично/ вторичных систем отопления 04

Первичное кольцо

Представьте себе первичное кольцо как монорельс, который опоясывает здание по периметру и транспортирует тепло от котлов к отопительным приборам. Это большой кольцевой трубопровод с относительно маленьким циркуляционным насосом, гоняющим воду по кругу.

Если температура воды в первичном кольце падает ниже определенного значения, котлы посылают в него дополнительное количество тепла. Если зоны отопления испытывают потребность в тепле, насосы этих зон отбирают из него тепло, так, как если бы первичное кольцо было продолжением котла. Теперь Вы понимаете, почему можно назвать его «транспортной системой» тепла?

В простейшем варианте циркуляционный насос первичного кольца должен работать постоянно в течение всего отопительного сезона, т.к. Вы не знаете, когда и какая зона будет испытывать потребность в тепле.Если же Вы используете один из доступных электронных контроллеров («АКВАТРОЛ-2000», «КАСКОН», « RVT-06» и т.п.) для управления котлами и насосами зон, то этот кольцевой циркуляционный насос может находиться и в выключенном состоянии, когда ни одна из зон не испытывает потребности в тепле.   Вы подберете циркуляционный насос первичного кольца по расходу и потере напора только этого кольца. Скорее всего, Вы подберете маленький, легкодоступный насос, т.к. первичное кольцо имеет лишь несколько колен и не включает в себя ни котлов, ни отопительных приборов. Поэтому общее гидравлическое сопротивление его очень мало. Первичное кольцо – только высокоскоростная магистраль для потока воды.   Вот еще одно преимущество первично/ вторичной системы. При устройстве коммерческой отопительной системы с одним котлом и одним насосом, Вам почти всегда потребуется насос большой производительности, который необходимо устанавливать на специальное основание. Такие насосы гораздо дороже, как по цене, так и по стоимости их установки, чем маломощные насосы, монтируемые непосредственно на трубах ( in — line ). Большие насосы требуют установки на тяжелых бетонных фундаментах, их необходимо центрировать (в т.ч. при помощи цементной стяжки) как при установке, так и периодически при эксплуатации. Они занимают значительную площадь помещений и обычно требуют значительной длины подводящих трубопроводов, чтобы избежать выхода из строя подшипников.   Вы избежите всех этих затрат при устройстве первично/вторичной системы, потому что будете иметь дело с рядом маленьких насосов, устанавливаемых непосредственно на трубопроводах.

Расход теплоносителя в первичном кольце

На самом деле, в любой системе, переносящей тепло с помощью потока нагретой воды, справедливо чуть более универсальное соотношение, чем то, которое мы ранее упомянули ( Q n = P n ) для перепада температуры в 14 оС.   Тепловая мощность P (в киловаттах), выделенная (рассеянная или поглощенная) на любом участке гидравлической тепловой системы связана с расходом (протоком) воды Q (в литрах в минуту) через этот участок и перепадом температуры (в градусах) простой формулой:

Поэтому, необходимый расход воды в первичном кольце равен суммарной тепловой мощности всех потребителей, если вас устраивает общий перепад температуры в  14 оС . Если по каким-то причинам Вы хотите, чтобы он был меньше – пропорционально увеличивайте расход (или уменьшайте его, если вам нужен больший перепад температур).  После того, как Вы определили расход, Вам предстоит выбрать диаметр труб первичного кольца.

Для того, чтобы подобрать диаметртрубопровода первичного кольца,воспользуйтесь следующей таблицей:

Диаметр

Расход

1″

30 л/мин.

1 1/4″

53 л/мин

1 1/2″

83 л/мин.

2″

170 л/мин

2 1/2″

320 л/мин.

Значения величин в этой таблице основаны на принятых в практике соответствиях диаметров труб расходам воды. Эти практические расчеты основаны на том требовании, что скорость воды в трубах не должна достигать шумового предела (приблизительно 2 метра в секунду), и обычно она оказывается в диапазоне1-1.5 м/c.  Теперь, когда Вы знаете необходимый расход через первичное кольцо, для выбора циркуляционного насоса первичного кольца Вам необходимо определить требуемый напор. Воспользуйтесь этим:

ЭМПИРИЧЕСКОЕ ПРАВИЛО

На каждые 10 метров длины первичного кольца требуется 0,6 метра напора насоса. Например, если общая длина трубопровода первичного кольца 90 метров, напор насоса должен быть 5,4 метра.

(При этом мы исходим из  указанных  выше  расходов  воды  и  рекомендованных  диаметров)

Это просто, не правда ли? Теперь Вызнаете расход воды и потерю напора. Все, что теперь требуется — подобрать насос по каталогу производителя.  Кроме циркуляционного насоса, на первичном кольце устанавливаются расширительный бак системы, воздухоотделитель и вентиль подачи подпиточной воды.  Всегда устанавливайте циркуляционный насос таким образом, чтобы он «откачивал» воду из расширительного бака; и заполняйте систему водой в точке присоединения расширительного бака.   Так как расширительный бак подбирается, исходя из объема воды в системе, Вы получаете большое преимущество, устанавливая малоемкий котел  вместо котлов с чугунным секционным или стальным трубчатым теплообменниками, которые имеют большой водяной объем. Эта важная черта позволяет применять расширительные баки диафрагменного типа минимальных размеров (и стоимости. И это увеличивает Вашу конкурентоспособность

Важная деталь — место установки расширительного бака

Расширительный бак является «точкой неизменного давления» в любой закрытой гидравлической системе. Это место, где перепад давлений, развиваемый работающим насосом, не оказывает никакого воздействия на статическое давление. На самом деле, циркуляционный насос использует расширительный бак, как точку отсчета, для того, чтобы «знать, что делать».

   Если насос откачивает воду от расширительного бака, то перепад давления, создаваемый насосом, будет прибавляться к величине давления заполнения (статическому давлению) системы.

   Если насос накачивает воду в расширительный бак, то перепад давления, создаваемый насосом, будет «вычитаться» из статического давления системы.

  Допустим, наш насос создает перепад давления в 10 метров водяного столба (м.в.с.). Допустим, также, что мы задали статическое давление в нашей системе (в расширительном баке) — 15м.в.с.(приблизительно 1.5атмосферы).  Если насос откачивает воду от этого бака, давление на напорном фланце насоса будет 25м.в.с., когда он работает. Давление на его всасывающем фланце будет 15м.в.с. (учитывая, что он расположен в непосредственной близости от точки присоединения расширительного бака).

Теперь смонтируем насос с другой стороны от расширительного бака. Тогда насос будет нагнетать воду прямо в точку присоединения расширительного бака к первичному кольцу. при этих условиях, как только насос будет включен, давление с его напорной стороны будет тем же — 15м.в.с., но давление со всасывающей стороны упадет до 5м.в.с.!  Видите? Если включить насос в кольцо таким образом, перепад давления, создаваемый насосом проявит себя как падение давления на всасывающей стороне. Вода продолжает циркулировать, потому что все же остается перепад давления в 10м.в.с., но указанное падение давления может создать проблему удаления воздуха из системы.

Воздух всегда присутствует в растворенном виде в воде, циркулирующей в системе, но в случае, когда напор насоса падает, воздух выходит из раствора и образует пузырьки.

Это очень напоминает то, что происходит, когда Вы взболтаете бутылку с газированной водой, а затем откупорите ее. Резкое падение давления, происходящее при снятии крышки, высвобождает двуокись углерода, растворенную в воде, при этом она переходит в пузырьки газа. (Вы знаете, что бывает дальше.)   Мы бы хотели избежать проблем, вызываемых воздухом в системе, и именно поэтому рекомендуем, чтобы насос всегда откачивал воду от расширительного бака. (И помните, что вторичные (зонные) насосы используют в качестве своего «расширительного бака» общий участок трубопровода между первичным и вторичными кольцами).   По той же самой причине подпиточная вода должна подаваться в систему в точке присоединения расширительного бака. Это единственное место системы, в котором давление не подвержено изменению работающим циркуляционным насосом. Это единственное место, по которому подпиточный вентиль «может получить информацию» о том, что в действительности происходит в системе.   А теперь рассмотрим, как мы распределим то тепло, которое произвели.http://spbteplodom.com/novosti?view=21543003

tdkirill.livejournal.com

Первично-вторичные кольца в системе отопления! | Отопление, водоснабжение, тёплый пол

Текст из видео:

  • 00:00: всем привет с вами как всегда компания термостат меня зовут валентин и в своем предыдущем видеоролике который называется рождение hydra стрелки я пообещал рассказать про принцип первично вторичных колец те кто не видел этот видеоролик ссылочка будет в описании обязательно посмотрите его перед тем как приступать смотреть данный видеоматериал вам попросту будет легче усвоить все то о чем я собираюсь рассказывать сегодня и здесь первично вторичные кольца это система которая обладает своими плюсами недостатками конечно же о них мы сегодня поговорим но самое главное я вам
  • 00:31: расскажу и покажу на пальцах очень простую формулу придерживаясь которой вы сможете собрать абсолютно работоспособную систему первично вторичных колец и не переживать что у вас что-то не будет работать либо будет работать не так как вы предполагали в конце данного видео ролика будет самое интересное я вам покажу то как наша компания объединила в одном устройстве все плюсы первично вторичных колец и гидравлического выравниватель а и сделала некий гибрид благодаря которому вы сможете собрать
  • 01:02: абсолютно любую систему отопления и не переживать что она окажется неработоспособной благодаря этому устройству вы сможете самостоятельно реализовать практически любую логику вашей системы отопления это будет эстетично красиво и качественно а так же самое главное это будет намного дешевле чем собирать первично вторичные кольца либо устанавливать отдельно гидравлический выравниватель для достижения определенных целей либо гидравлически независимой работы каждого
  • 01:33: из ваших колец ну и в конце данного видеоматериала я сделал маленькую задачку которая хочу чтобы вы самостоятельно попытались ее решить если вы сможете найти правильный ответ пожалуйста напишите его в комментариях потому как в следующем видеоролике я дам правильный видео-ответ то как решается эта задача ну и самое главное мы сделаем определенные выводы благодаря которым вы сможете понять еще глубже принцип первично вторичных колец ну а сейчас давайте приступим
  • 02:03: итак в своем прошлом видео уроки в котором я рассказывал про гидравлический выравниватель мы с вами выяснили что если в нашей с вами системе отопления имеются два либо более циркуляционных насосах которые по той или иной причине должны работать одновременно то как правило у этих насосов имеется некое общее кольцо циркуляции некий общий участок трубы через который каждый из насосов будет гонять теплоноситель как правило в качестве этого общего
  • 02:35: циркуляционного кольца выступает нагревательный элемент и если этот нагревательный элемент обладает высоким гидравлическим сопротивлением то каждый из насосов может оказывать влияние на работу друг друга происходит это из-за того что из-за высокого гидравлического сопротивления общего циркуляционного кольца между подающим и обратным патрубком создается достаточно большой перепад давления который как правило влияет на насос меньшей мощности для того чтобы решить проблему со взаимным влиянием работы насосов друг на друга в
  • 03:06: систему отопления необходимо установить гидравлический выравниватель или hydra стрелку которая по своей сути будет представлять из себя обычную трубу соединяющую падающую и обратную магистраль только лишь за исключением того что эта труба будет обладать минимально возможным гидравлическим сопротивлением в результате между подающим и обратным трубопроводом практически не будет создаваться перепад давления и вуаля каждый из циркуляционных насосов будет выдавать свои заявленные на порно
  • 03:36: расходные характеристики но если взаимное влияние работы насосов друг на друга целиком и полностью зависит от гидравлического сопротивления общего циркуляционного кольца то давайте на секунду задумаемся каким же еще способом мы можем снизить гидравлическое сопротивление нашего общего участка трубы для этого я снова предлагая прибегнуть к формуле расчета гидравлического сопротивления по длине трубопровода как мы видим линейные потери по длине трубопровода прямо пропорциональна коэффициенту
  • 04:06: гидравлического трения длине трубопровода но и соответственно квадрату скорости внутреннего и также эти потери обратно пропорциональны в утреннему диаметру трубы а также ускорению свободного падения умноженного на 2 случай с гидро стрелкой как правило мы увеличили диаметр трубопровода для того чтобы гидравлическое сопротивление внутреннего стало как можно меньше а что если мы с вами попытаемся сыграть длиной трубопровода все с той же целью уменьшения гидравлического сопротивления внутри общего циркуляционного кольца как
  • 04:36: оказалось если уменьшить расстояние между подающим и обратным трубопроводом до определенных величин таким образом мы уменьшим гидравлическое сопротивление нашего общего трубопровода и циркуляционный контур номер один окажется гидравлически независимым по отношению циркуляционном у контуру номер два другими словами циркуляционные насосы попросту не будут оказывать взаимное влияние на работу друг друга и 2 данных выражения будут идентичными по своему функционалу за одним лишь небольшим исключением
  • 05:06: гидравлический выравниватель будет выступать в роли шампунях один шоу doors я шучу конечно же это одно устройство которое несет в себе три отдельные функции гидравлический выравниватель гиза erator иди шла мотор если же мы хотим использовать принцип первично вторичных колец в таком случае сепаратор воздуха и дошла мотор нам придется устанавливать отдельно по желанию либо по необходимости таким образом если в нашей с вами системе отопления имеются несколько циркуляционных насосов то мы можем использовать принцип близко расположенных тройников в результате
  • 05:37: каждое такое циркуляционное кольцо будет работать гидравлически независима друг от друга как правило такие кольца называются вторичными первичным же кольцом называется кольцо которое объединяет в себе все вторичные кольца в единую систему а также кольцо котлового контура но и вот вам самое главное правило первично вторичных колец для того чтобы вторичное кольцо было гидравлически независимым от первичного для этого необходимо придерживаться вот такого правила расстояние между тройниками вторичного кольца не должно превышать 4 диаметров трубы первичного
  • 06:08: кольца например для того чтобы рассчитать максимально возможное расстояние между тройниками вторичного кольца для того чтобы это кольцо было гидравлически независимым нам необходимо знать каким диаметром трубы будет обязана наша первичное кольцо как правило первичное кольцо обвязывается медный любой потому как это кольцо является высокотемпературный давайте предположим что мы выбрали для первичного кольца диаметр трубы равные 28 миллиметров толщина стенки такой медные трубы как
  • 06:38: правило не превышает одного миллиметра один миллиметр с одной стороны плюс один миллиметр с другой стороны в результате внутренний диаметр нашей с вами трубы будет равен 26 миллиметров для того чтобы вычислить расстояние между тройниками нам необходимо данное значение умножить на 4 в результате максимально возможное расстояние между центрами соответствующих тройников не должно превышать 80 4 миллиметра на практике же такие тройники должны быть запаяны практически вплотную друг другу оставляя
  • 07:08: между ними необходимо технологический зазор для того чтобы можно было совершить пайку однако первично вторичные кольца обладает двумя существенными недостатками на мой взгляд и о них мы сейчас и поговорим первый недостаток это то что в системе появляется один лишний циркуляционный насос который должен обслуживать первичное кольцо как правило в системе с гидры выравниватель им необходимости в этом циркуляционном насосе абсолютно нет случае если в вашей системе отопления имеется только лишь один нагревательный
  • 07:38: котел либо 2 нагревательных котла которые не будут работать одновременно в каскаде в таком случае можно использовать вот такую схему первично вторичных колец благодаря такой схеме можно избежать дополнительного насоса который будет обслуживать первичное кольцо как правило такой насос имеется уже в вашем настенном газовом котле и поэтому использовать еще один дополнительный попросту нет необходимости однако бороться со вторым и на мой взгляд самым главным недостатком первично вторичных колец практически невозможно и данный
  • 08:08: недостаток заключается в том что по ходу движения теплоносителя от котла к вторичным кольцам температура теплоносителя будет падать пропорционально мощности каждого из них и для того чтобы узнать насколько именно градусов упадет температура от кольца кольцо давайте воспользуемся следующей формулой вот как выглядит эта формула она позволяет рассчитать температуру теплоносителя получившегося в результате смешивания двух потоков жидкостей предположим что нам известно температура и расход теплоносителя выходящего из
  • 08:38: шива котла также нам известна температура и расход теплоносителя который будет возвращаться с одного из вторичных колец благодаря этой формуле мы сможем вычислить температуру получившегося в результате смешивания теплоносителя и соответственно будем понимать с какой температурой будет поступать теплоноситель на следующие вторичное кольцо для этого давайте решим вот такую простую задачку предположим что из нашего котла теплоноситель выходит с температурой равной 70 градусам цельсия
  • 09:08: этот теплоноситель циркулирует по первичному кольцу с расходом две с половиной тысячи литров в час вторичное кольцо номер один забирает этот теплоноситель с расходом 1500 литров в час и после того как этот теплоноситель вернется снова на первичное кольцо температура теплоносителя будет равняться 50 градусам цельсия задача выяснить какой температуры теплоноситель будет поступать на вторичное кольцо номер 2 итак воспользовавшись нашей формулой и подставим соответствующие
  • 09:40: значения в нее мы сможем выяснить что температура теплоносителя которая будет поступать на вторичное кольцо номер два будет равняться шестидесяти двух с половиной градусов цельсия точно также каждое последующее циркуляционное кольцо будет получать температуру теплоносителя значительно ниже чем то что выходит из вашего котла а это создает определенные сложности при расчете системы отопления а также требует необходимости увеличения размеров радиаторов на каждом последующем циркуляционном кольце
  • 10:11: которое вы собираетесь установить друг за другом и вот вам интересный вопрос на который вы сможете ответить в комментариях и вот вам интересный вопрос на который вы сможете ответить в комментариях изменится ли температура теплоносителя поступающего к следующему вторичному кольцу если мы изменим расход по первичному кольцу с двух с половиной тысячи литров до 4 тысячи литров но при этом мощность котла останется неизменной ну а теперь мы рассмотрим наиболее частые ошибки которые совершают люди при
  • 10:41: сборке системы первично вторичных колец предположим что вы собрали систему первично вторичных колец следующим образом по первичному кольцу циркулирует теплоноситель с расходом 15 литра в минуту нужно понимать что если в кольцо вошло 15 литров в минуту то точно такое же количество теплоносителя выйдет из него вторичное кольцо номер один забирает 10 литров в минуту вторичное кольцо номер два по какой-то причине не работает вторичное кольцо номер три забирает 4 литра в минуту в сумме эти три кольца будут забирать 14
  • 11:13: литров в минуту соответственно на этом участке теплоноситель будет двигаться с расходом 1 литр в минуту в таком случае наша система будет работать нормально но давайте посмотрим что произойдет если по первичному кольцу расход теплоносителя будет равен восьми литрам в минуту точно также как и в первом случае вторичные кольца будут создавать суммарный расход равный 14 литрам в минуту в то время как расход первичного кольца будет равен восьми литрам в минуту в результате вот на этом
  • 11:44: участке будет создаваться реверсивный расход равный 6 литров в минуту что как следствие может привести к частичной либо полной неработоспособности вторичного циркуляционного кольца номер три потому как в него будет поступать холодная обратка со всех остальных циркуляционных колец если вы захотите сделать так чтобы на каждое вторичное циркуляционное кольцо поступало одинаковая температура теплоносителя в таком случае вам придется установить на каждую ветку дополнительный балансировочный кран или расходомер однако на мой взгляд это
  • 12:15: очень сложно и на практике это очень тяжело добиться есть намного более простыми и более надежные способы о которых я расскажу чуть чуть дальше также нельзя собирать систему первично вторичных колец вот таким вот способом потому как будет происходить падение напора от точки а к точке б в результате циркуляции по первичному кольцу так что забудьте про вот такую схему и не совершайте ошибок давайте приступим дальше точно так же как и в системе с hydra выравниватель им на каждом вторичном кольце должен быть установлен
  • 12:46: пружиной обратный клапан после циркуляционного насоса в противном случае возможно паразитарная циркуляция через неработающие контура поехали дальше также не рекомендуется устанавливать циркуляционный насос вторичного кольца на обратном трубопроводе по причине что этот насос будет находиться на значительном удалении лень и от расширительного бака в закрытой системе отопления в результате если насос достаточно мощный и создаёт значительный перепад давления а статическое давление в вашей системы отопления
  • 13:18: недостаточно высоко может возникать подсос воздуха через автоматические воздухоотводчики а также образовываться кавитация на всасывающей стороне насоса которая приведет к его дальнейшему разрушению поэтому нужно стараться делать так чтобы расширительный бак в вашей системе отопления находился как можно ближе к всасывающий стороне насоса об этом я рассказывал в своем видео ролики куда установить в расширительный бак те кто не смотрел ссылочка будет в описании поехали дальше этот пример достаточно банальный но тем не менее нужно о нём рассказать как вы
  • 13:49: понимаете между тройниками первично вторичных колец ни в коем случае нельзя устанавливать никакие шаровые краны иначе ваши циркуляционные насосы не будут работать гидравлически независима друг от друга думаю здесь не нужны никакие пояснения давайте приступим дальше ну а на этом примере я вам дам маленький лайфхак как избежать того чтобы ваши пружины клапана не звенели в процессе работы циркуляционного насоса для этого достаточно придерживаться очень простого правила нужно установить ваш обратный клапан на расстоянии равным 12 диаметром
  • 14:19: вашего обратного клапана либо трубопровода который соединяет обратный клапан с циркуляционным насосом например если диаметр трубы равен 25 миллиметров нужно умножить это значение на 12 и в результате мы получим что расстояние от обратного клапана до циркуляционного насоса должно составлять 300 миллиметров в таком случае ваш обратный клапан не будет звенеть точно также циркуляционные насосы рекомендует устанавливать на
  • 14:49: расстоянии равным 12 диаметром подводящего трубопровода от т-образных разветвлений это снизит образование шумов в процессе движения теплоносителя потому как на этих участках преобладает турбулентный режим движения теплоносителя с эффектом риттер куля цей рециркуляция это завихрение потоков жидкости которые образуются на угловых участках трубопровода которые в свою очередь приводит к образованию шумов но и соответственно небольшому дополнительному сопротивлению в процессе движения теплоносителя ну а теперь самое интересное как использовать систему первично
  • 15:20: вторичных колец и при этом все таки добиться поступление одинаковая температура теплоносителя на каждый из контуров для этого можно сделать минимальными потери давления в общей трубе или другими словами общую трубу вот эту вот сделать достаточно большого диаметра для того чтобы в ней не происходило больших потерь давления и взаимное влияние насосов друг на друга не происходило при этом мы можем подключить котловой контур по принципу первичных вторичных колец для того чтобы этот контур
  • 15:50: не влиял гидравлически никаким образом на нашу вторичную часть в результате мы получили некое устройство которое является гибридом первично вторичных колец и гидравлического разделителя преимущество этого устройства заключается в том что оно выполняет свою основную функцию создает гидравлически независимый контур а она очень маленькая очень компактная на нем очень легко располагать группы быстрого монтажа самое главное на каждый из контуров будет поступать
  • 16:20: одинаковая температура теплоносителя к тому же это устройство значительно дешевле чем покупать отдельно гидравлический выравниватель и коллектор самое большое преимущество этого устройства что она компактная все кто занимается системами отопления зная что как правило под котельную выделяет очень мало места и расположить гидры выравниватель с коллектором на одной стене зачастую достаточно большая проблема потому как место на вес золота вот один из примеров схем подключения данного коллектора данных коллекторов бывает несколько видов с различным количеством выходов вверх и вниз а
  • 16:50: сейчас я вам покажу как мы применяем эти коллектора на практике и как они выглядят в реальности вот один из примеров коллекторов который был установлен на объекте о котором я рассказывал на своем канале обратите внимание насколько эти коллектора компактны и хорошо смотрятся в данном случае коллектор установлен в подсобном помещении в котором очень сильно ограниченное пространство в некоторых случаях наша компания производила под заказ даже вот такие огромные коллектора на 7 контуров на данной иллюстрации вы видите что к нашим коллектором подходят
  • 17:21: практически все стандартные группы быстрого монтажа потому как межцентровое расстояние между подающим и обратным трубопроводом выдерживается равным 125 миллиметров ну и в конце данного видео ролика позволили себе немножко рекламы хочу показать вам инструкцию того как выглядят наши коллектора которые производят наша компания эти коллектора получили название валин хит давайте я быстренько пройдусь по инструкции и покажу вам то в каком исполнение этих электро бывают какие у них технические характеристики возможно кто-нибудь из вас захочет заказать себе этот коллектор либо
  • 17:52: захочет заказать коллектора напрямую от производителя для того чтобы стать дистрибьютором своей стране на данный момент наша компания производит серийно четыре вида данных коллекторов давайте пройдемся по инструкции я вам покажу в каких исполнениях они у нас встречаются коллектора маркируются следующим образом csc о 111 csc означает что данный коллектор содержит себе гидравлический разделитель 111 обозначает количество контуров который имеет данный коллектор в данном случае один контур сверху
  • 18:23: один контур сбоку и один контур снизу движение происходит по часовой стрелочке то есть если у нас имеется обозначение csc о 202 это означает что два контура сверху 0 контуров сбоку и два контура снизу третий вид коллектора у нас 2 1 0 и 4 301 как правило мы прочитали и вычислили что 4 данных коллектора могут покрыть 95 процентов задач которые встречаются при
  • 18:53: исполнении системы отопления домов до 500 квадратных метров в нашей инструкции есть подробное описание того как данный коллектор устанавливаются есть все технические характеристики к тому же к этому коллектору прилагается пара настенных кронштейнов которые необходимы вам для того чтобы закрепить его на стене очень много мы проделали расчетов очень много мы проделали различные сложные работы для того чтобы вам было удобно работать с этим
  • 19:23: коллектором для того чтобы у вас не было никаких проблем в процессе реализации вашей системы отопления по вопросам закупки данных коллекторов пишите пожалуйста на e-mail мы вам ответим предоставим всю необходимую информацию ну а на этом давайте продолжим наш видео-урок в конце которого я хочу сделать вам интересную задачку над которой вам придется немножко подумать и так у нас имеется система теплых полов которые мы хотим подключить к нашему нагревательному прибору при этом не используя ни двухходовой не 3-ходовой клапан поддерживающий определенную
  • 19:55: температуру для этого нам достаточно подключить наш нагревательный прибор по принципу первично вторичных колец или по принципу близко расположенных тройников у нас известны следующие данные температуры подающей линии на теплых полах должна быть 40 градусов цельсия температура обратной линии на наших полах должна быть 35 градусов цельсия мощность теплого пола нам известна она составляет 10 киловатт в час так же нам известно что температура теплоносителя выходящая с нашего котла равна 70 градусам цельсия задача определить их
  • 20:26: какой расход необходим со стороны котлового контура для того чтобы все вот это равенство было верным другими словами какой расход теплоносителя должен быть со стороны котлового контура для того чтобы вот на этих тайниках возникал такой подмес результате которого температура подающей линии на теплых полах будет 40 градусов а температуры обратной линии будет 35 градусов ну и соответственно если вы решите эту задачку то вы уже узнаете и температуру теплоносителя который будет возвращаться в наш котловой контур
  • 20:56: ну а на этом у меня все с вами как всегда была компания термостат подписывайтесь на наш канал ставьте лайки комментируйте всего доброго и до новых встреч

postila.ru

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

При построении автономного отопления дома важно правильно продумать и выполнить обвязку газовых, твёрдотопливных и электрических котлов. Давайте рассмотрим возможные схемы и элементы обвязки, поговорим о классических, аварийных и специфических контурах, а также об основном оборудовании этих схем.

Основные принципы выполнения обвязки котла любой конструкции — это безопасность и эффективность, а также максимальный ресурс всех элементов отопительной системы. Рассмотрим различные варианты организации отопления, чтобы при индивидуальном строительстве принять взвешенное и наиболее подходящее для конкретного случая решение.

 

 

Подсоединение котла к источникам питания

 

Если котёл работает на газовом топливе, то к нему нужно организовать подачу газа. При магистральном газоснабжении это должен сделать работник газовой службы. Если отопление от баллонов, нужно заключить договор аренды с Газтехнадзором, а монтаж поручить компании, имеющей разрешение на данный вид работ. Все работы, связанные с газом, потенциально опасны и это не тот момент, когда стоит экономить и выполнять работу своими руками.

 

1. Подача отопления. 2. Горячая вода для бытовых нужд. 3. Газ. 4. Холодная вода к контуру ГВС. 5. Обратка отопления

 

 

При использовании баллонного газа обязательно используется редуктор, объединяющий группу баллонов

 

Электрокотёл нужно присоединить к сети. Котёл и клеммная коробка должны быть заземлены, все соединения выполняются медной проводкой с сечением не меньше указанного в техническом паспорте к оборудованию.

Котёл на твёрдом топливе всегда автономен и требует только присоединения труб отопления и горячего водоснабжения. Подключения к электрическим цепям питания требуют только блоки автоматического управления, если они задействованы.

 

 

Одно- и двухконтурные котлы

 

Одноконтурные котлы предназначены в первую очередь для отопления. Через них проходит только один контур, включающий автоматику, разводку труб и радиаторы. В контур может быть включён и бойлер косвенного нагрева для подачи горячей воды в смесители рукомойников, душа и ванны. Мощность котла подбирается с соответствующим запасом по мощности. Целесообразность такого подключения в большинстве случаев несколько сомнительна, так как нарушает стабильность функционирования системы отопления внезапным отбором тепла. Проблему можно решить, оборудовав контур сложной системой управления, которая в некоторых моделях может идти в комплекте с котлом.

Одноконтурный котёл с бойлером косвенного нагрева: 1. Котел. 2. Обвязка котла. 3. Радиатор. 4. Бойлер косвенного нагрева. 5. Ввод холодной воды

 

В двухконтурном котле горячее водоснабжение, наряду с отоплением, входит в функции котла и составляет один из двух его контуров циркуляции. Более стабильная работа обеих систем осуществляется при работе котлов, оборудованных двумя отдельными теплообменниками для двух контуров. Особенность системы: отсутствие бака-накопителя горячей воды.

Подключение двухконтурного котла: 1. Котел. 2. Обвязка котла отопления. 3. Отопительный контур. 4. Ввод холодной воды

 

 

Схема обвязки котла при естественной циркуляции

 

Естественная циркуляция основана на законах физики — температурном расширении теплоносителя и гравитации, поэтому обвязка котла не включает напорное оборудование.

Чтобы вода в контуре совершала непрерывное движение, нужно соблюсти несколько правил.

Котёл должен находиться в самой низкой точке дома, желательно в подвале или в специально оборудованном приямке.

Трубопровод от верхней точки к радиаторам отопления, и от них в «обратку» должен быть выполнен с уклоном не менее 0,5° для снижения гидравлического сопротивления системы.

Отопление с естественной циркуляцией. H — разница уровней линий подачи и обратки, определяет напор в контуре отопления

 

Диаметр труб разводки отопления должен обеспечивать скорость воды не ниже 0,1 м/с и не выше 0,25 м/с. Такие значения нужно принимать предварительно и проверять расчётом, исходя из разницы температур на входе и выходе (градиент) и разницы высоты по осям котла и радиаторов (не менее 0,5 м).

Гравитационные контуры котла могут быть открытого и закрытого типов. В первом случае в самой высокой точке системы (на чердаке или крыше) устанавливают расширительный бак открытого типа, он же выступает в роли воздухоотводчика.

Закрытая система оборудуется мембранным баком, расположенным на одном уровне с котлом. Так как закрытая система не имеет прямого контакта с атмосферой, она должна быть укомплектована группой безопасности (манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик). Располагается группа таким образом, чтобы воздушный клапан находился в наивысшей точке контура.

Системы с естественной циркуляцией являются независимыми от электропитания и наиболее распространены там, где электросети отсутствуют или работают ненадёжно.

 

 

Схема обвязки котла при принудительной циркуляции

 

Побудителем движения воды в контуре с принудительной циркуляцией является циркуляционный насос. Схемы также могут быть открытыми (с расширительным баком открытого типа) и закрытыми (с мембранным баком и группой безопасности).

Циркуляционный насос, как правило, устанавливают в месте, где температура воды имеет самое низкое значение — на её входе в котёл, и монтируют на той же площадке. Выбор насоса осуществляется на основании расчёта отопления, показывающего необходимый расход теплоносителя, и характеристик котла. Регулирование расхода теплоносителя осуществляется на основании температуры обратной воды по импульсу от установленного на входе в котёл датчика.

1. Котёл. 2. Группа безопасности. 3. Расширительный бак. 4. Циркуляционный насос. 5. Радиаторы отопления

 

 

 

Одно- и двухтрубная разводка системы отопления

 

Однотрубная система широко распространена в многоквартирных домах старой застройки. Температура воды от радиатора к радиатору постоянно понижается, что ведёт к неравномерному обеспечению теплом отдельных помещений. В двухтрубной системе теплоноситель распределяется равномерно по всем радиаторам, потерявший температуру, попадает во вторую трубу — «обратку». Таким образом, двухтрубная система обеспечивает дом теплом более равномерно.

 

1. Однотрубная схема разводки. 2. Двухтрубная схема разводки

 

 

Коллекторная схема разводки отопительной системы

 

При большом количестве радиаторов отопления, расположенных на разных этажах, или при подключении «тёплого пола», лучшей схемой разводки является коллекторная. В контуре котла устанавливают минимум два коллектора: на подаче воды — раздающий, и на «обратке» — собирающий. Коллектор представляет собой отрезок трубы, в который врезаются отводы с вентилями для возможности регулирования отдельных групп.

Коллекторная группа

 

Пример подключения контура отопления и системы «тёплый пол» с помощью коллекторной группы

 

Коллекторную разводку называют также лучевой, так как трубы лучами могут расходиться в разные стороны по всему дому. Такая схема в современных домах одна из наиболее распространённых и считается практичной.

 

 

Первично-вторичные кольца

 

Для котлов мощностью от 50 кВт или группы котлов, которые предназначены для отопления и горячего водоснабжения домов большой площади, применяется схема первично-вторичных колец. Первичное кольцо составляют котлы — генераторы тепла, вторичные кольца — потребители тепла. Причём потребители могут устанавливаться на прямой ветви и быть высокотемпературными, или на обратной — и называться низкотемпературными.

Для того чтобы в системе не было гидравлических перекосов и для разделения контуров, между первичным и вторичными кольцами циркуляции устанавливают гидроразделитель (стрелку). Он же защищает теплообменник котла от гидравлических ударов.

Если дом большой, то после разделителя устраивают коллектор (гребёнку). Чтобы система работала, нужно произвести расчёт диаметра стрелки. Выбор диаметра осуществляется на основании максимальной производительности (протока) воды и скорости потока (не выше 0,2 м/с) или как производная от мощности котла с учётом градиента температур (рекомендованное значение Δt — 10 °С).

 

Формулы для расчётов:

·      G — максимальный расход, м3/ч;

·      w — скорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с.

·      Р — мощность котла, кВт;

·      w — cкорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с;

·      Δt — градиент температур, °С.

 

 

Аварийные контуры

 

В системах принудительной циркуляции насосы зависят от электропитания, которое может отключиться. Чтобы не произошёл перегрев котла, способный вывести оборудование из строя или даже привести к разгерметизации, котлы снабжают аварийными системами.

Первый вариант. Источник бесперебойного питания или генератор, которые будут питать циркуляционные насосы. По эффективности такой способ один из наиболее оптимальных.

Второй вариант. Обустраивается малое резервное кольцо, работающее по гравитационному принципу. При отключении циркуляционного насоса в систему включается контур с естественной циркуляцией, обеспечивая сброс тепла теплоносителя. Полноценного отопления дополнительный контур обеспечить не может.

Третий вариант. При строительстве закладываются два полноценных контура, один работает по гравитационному принципу, второй с помощью насосов. Системы должны иметь возможность тепломассообмена на аварийный период.

Четвертый способ. Если водоснабжение централизованное, то при отключении насосов холодную воду подают в контуры отопления через специальную трубу с запорным вентилем (перемычку между системами водоснабжения и отопления).

В заключение предлагаем посмотреть видео о правилах расчета однотрубной системы отопления частного дома.

 

http://www.rmnt.ru/ — сайт RMNT.ru

digest.wizardsoft.ru

Первично-вторичные кольца отопления Напишите нам

« Назад

01.12.2013 09:13

Сравнительно недавно наметился новый подход к монтажу сложных систем отопления с большим количеством потребителей тепла. Сразу за котлом в пределах этажа создается короткое первичное замкнутое кольцо (рис. 43), куда насосом подается теплоноситель. Циркуляционный насос котла перекачивает теплоноситель только по первичному кольцу. В нем делают отводы для питания ветвей с потребителями тепла: поэтажные ветки с радиаторами, «теплые полы» и т. п. — это вторичные кольца. Каждое вторичное кольцо снабжено своим насосом. Отбор воды и ее возврат должен быть расположен рядом, не далее 300 мм друг от друга.

рис. 43. Пример схемы отопления с первично-вторичными кольцами

Вторичные кольца могут быть выполнены как самостоятельные системы отопления по любой из ранее приведенных на сайте схем и по любому способу соединения труб: тройниковому или коллекторному. Иными словами, возле котла делается циркуляционное кольцо, которое как бы работает само на себя, а к нему присоединяются другие совершенно самостоятельные кольца, в которых первичное кольцо выступает в роли генератора тепла (котла). Причем вместо расширительных бачков для вторичных колец выступает первичное кольцо.

Рассмотрим принцип действия этой системы. Из правил дорожного движения многим, наверняка, знакома кольцевая транспортная развязка. Все автомобили, заезжая на эту развязку, движутся по кольцу в одном направлении. Перестраиваясь в правый ряд, автомобили могут свернуть на любую из дорог, примыкающих к кольцу, но если они продолжают движение по кольцу, то по старым правилам в их обязанность входило уступить дорогу автомобилям, въезжающим на кольцо. Все просто и логично (рис. 44).

рис. 44. Автомобильная транспортная развязка «круговое движение»

В первичном кольце отопительной системы установлен циркуляционный насос, гоняющий воду по кругу (рис. 45, а). Теплоносителю попросту некуда деться, подгоняемый насосом, он совершает бесконечное круговое движение, не производя никакой полезной работы, совсем как «чертово колесо» в парке детских аттракционов. Кабинки бесконечно поднимаются вверх, но сколько бы их ни поднялось, ровно такое же количество кабинок опускается вниз — теплоноситель только циркулирует по первичному кольцу, без подъема высоты воды.

рис. 45. Принципиальная схема устройства первично–вторичных колец

Присоединим к первичному кольцу еще одно кольцо (рис. 45, б). Очевидно, что вода тут же заполнит его и остановится. Вторичное кольцо имеет большую протяженность, чем участок трубопровода (между точками А и Б) первичного кольца между отводами на кольцо вторичное. Следовательно, гидравлическое сопротивление вторичного кольца значительно превышает гидравлическое сопротивление на участке А–Б. Теплоноситель всегда течет в ту сторону, где наименьшее гидравлическое сопротивление, то есть циркуляция в первичном кольце будет продолжаться, а во вторичном она прекратится. В общем, все автомобили, заехавшие на второе кольцо, не могут с него выехать. Наш теплоноситель никто правилам дорожного движения не обучал, поэтому он правил не знает и дорогу «помехе справа» не уступает. Все автомобили стремятся побыстрее проехать транспортную развязку по кольцу, а те, что столпились на боковой дороге, их нисколько не беспокоят.

В данной схеме отопления мы этого и добиваемся. Нам нужно, чтобы общее кольцо было всегда в рабочем состоянии, а вторичные в нерабочем. Мы будем задействовать их по необходимости. В самом деле, наверное глупо гонять всю сложную систему отопления, если в данный момент нам не нужна, например, система подогрева полов в бассейне. Еще раз повторимся, что система отопления с первично-вторичными кольцами главным образом направлена для сложных отопительных систем с большим количеством потребителей, использующих разные температурные режимы, но работающая от одного генератора тепла (котла). Для того чтобы вторичное кольцо находилось в нерабочем состоянии, нужно чтобы гидравлическое сопротивление в точках А и Б было примерно одинаковым. Для этого максимальная длина этого участка делается не больше четырех диаметров трубы (4 d). Обычно для труб диаметром от 1,5 до 3 дюймов это расстояние не превышает предел, соответственно, от 6 до 12 дюймов (150–300 мм). Это нужно для того, чтобы сопротивление участка между точками А и Б было чрезвычайно мало. Зачем теплоносителю затекать во вторичное кольцо, преодолевать гидравлическое сопротивление и циркулировать? Он преспокойненько протечет участок А–Б, где гидравлическое сопротивление практически приближается к нулю.

Диаметр труб первичного кольца определяется, исходя из общего расхода теплоносителя по всем вторичным контурам (табл. 1). Обычно он равен диаметру патрубков отопительного котла, который в свою очередь подбирается по площади отапливаемых помещений. Циркуляционный насос первичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца. Поскольку в первичном кольце нет большого количества тройников и углов поворотов, то, как правило, требуется довольно слабый насос, устанавливаемый без фундамента непосредственно в трубопровод.

Для включения вторичного кольца в процесс отопления дома возможны три варианта (рис. 46). Установить на участке А–Б трубу меньшего сечения — байпас. Если опять перейти к примеру с транспортным кольцом, то установка на участке А–Б трубы меньшего проходного сечения образует на этом участке пробку и часть автомобилей попытаются ее объехать по вторичному кольцу. Установить в точке Б трехходовой кран, своеобразный шлагбаум, который будет частично или полностью перенаправлять тепловой поток во вторичное кольцо. Оба способа требуют достаточно точного теплотехнического расчета, а вариант с трехходовым краном еще и ручного или автоматического управления краном.

рис. 46. Варианты включения циркуляции во вторичном кольце отопления

Поэтому проще всего установить на вторичном кольце свой циркуляционный насос, включение которого приводит теплоноситель в движение, а выключение останавливает циркуляцию и отключает вторичное кольцо от системы отопления. Следует заметить, что современные циркуляционные насосы изготавливаются с управляемыми скоростными режимами, они бывают двух- и трехскоростными. Задавая насосу скорость работы, мы можем управлять скоростью циркуляции, а следовательно, и температурным режимом. Остановкой насоса мы можем выключить все вторичное циркуляционное кольцо, а первичное кольцо будет работать в прежнем режиме. И еще раз повторимся, схема отопления во вторичном кольце может быть выполнена по любой из схем насосной циркуляции, приведенных в на сайте на предыдущих страницах, с единственной разницей, что место котла здесь занимает первичное кольцо, а место расширителя — общий участок колец А–Б, а в конечном итоге, расширительный бачок, установленный на первичном котле.

Циркуляционный насос для вторичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца, то есть первичное кольцо как бы не берется во внимание и насос подбирается для вторичного кольца, как для самостоятельной отопительной системы. Вот такая хитрая схема: много вторичных колец присоединяется к кольцу первичному и все они рассматриваются как самостоятельные тепловые системы со своими потребителями и насосами и при этом отключение и включение вторичных колец никак не сказывается на других вторичных кольцах.

Но что будет происходить в первичном кольце если, на вторичных кольцах будут установлены циркуляционные насосы большей или меньшей мощности, чем насос на первичном кольце? Попробуем разобрать эту ситуацию на примерах (рис. 47).

рис. 47. Примеры установки в первичное и вторичное кольца отопления циркуляционных насосов различной мощности

  1. Допустим, мы подобрали как первичный, так и вторичный насосы производительностью 10 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, расход, развиваемый первичным насосом, то есть 10 литров в минуту, будет циркулировать между точками Б и А. Во вторичном кольце никакой циркуляции не будет. При включении вторичного насоса весь расход воды будет отбираться в точке Б из первичного кольца во вторичное. Расход воды через общий участок трубопровода А–Б будет нулевым. Помните? Вся вода, входящая в тройник, должна из него выйти. В данном случае у воды есть два пути выхода из тройника: продолжить путь по первичному кольцу или завернуть во вторичное. И каким путем она пойдет, полностью зависит от того включен вторичный насос или нет. При включенном вторичном насосе мощностью равном мощности первичного насоса на участке А–Б циркуляция останавливается, но она полностью возобновляется сразу же после точки А, то есть включение вторичного насоса никак не влияет на циркуляцию (в целом) в первичном кольце.
  2. Давайте теперь немного изменим условия. Допустим, производительность первичного насоса 10 литров в минуту, а вторичного насоса — 5 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, весь поток в 10 литров в минуту от первичного насоса будет проходить через общий участок трубопровода А–Б. Включение вторичного насоса будет отбирать 5 литров в минуту через тройник в точке Б. Остальные 5 литров пройдут через общий участок, а в точке А к ним вновь присоединятся те самые 5 литров в минуту, которые прошли по вторичному кольцу. Включением вторичного насоса мы разделили имеющийся поток на два направления, но после прохождения общего участка А–Б он вновь соединился и на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом это опять ни как ни повлияло.
  3. Опять изменим условия. Установим насос производительностью 10 литров в минуту на первичном кольце, а более мощный насос производительностью 15 литров в минуту на вторичном. Когда вторичный насос выключен, через участок А–Б будет, как и положено, проходить поток жидкости объемом 10 литров в минуту. Однако при включении вторичного насоса, он начинает требовать от первичного кольца 15 литров в минуту, но где же он возьмет недостающие 5 литров, если со стороны котла к точке Б первичный насос за одну минуту поставляет только 10 литров? А все очень просто, недостающие 5 литров вторичный насос вытянет с противоположной стороны тройника с участка А–Б. А другими словами, насос втянет воду, которую сам же и вытолкнул в точке А, то есть на тройнике в точке А теплоноситель раздваивается пополам: одна часть поступает через участок А–Б обратно во вторичное кольцо, а другая продолжает движение по первичному кольцу. Как видим на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом установка мощного насоса на вторичном кольце опять никак не повлияла.

Отсюда следует сделать вывод, что на первичном кольце можно устанавливать насосы мощностью, рассчитанной на преодоление гидравлического сопротивления только первичного кольца.

Но не все так просто. На вторичном кольце с мощным насосом произошло подмешивание охлажденной воды к воде горячей, а это сказывается на температурном режиме всего вторичного кольца. И там, где инженер-теплотехник только радостно потрет руки, так как у него появилась возможность изменением мощности циркуляционного насоса менять температуру теплоносителя, у простого человека руки опустятся. Не владея основами теплотехники, вы не сможете рассчитать систему отопления. Поэтому, такой в общем-то не слабый шанс качественной регулировки системы отопления, не специалисту придется упустить. При использовании системы отопления с первично-вторичными кольцами вам на первичное кольцо нужно устанавливать насосы, равные или превосходящие самый мощный насос на вторичном кольце. Разумеется, что люди, обладающие достаточными профессиональными навыками, такие шансы не упускают: всего лишь грамотным подбором мощности циркуляционных насосов получить качественную регулировку температуры теплоносителя, ничего больше не придумывая, — это здорово.

рис. 48 Регулирование вторичного кольца включением (выключением) циркуляционного насоса

Самый простой способ устройства регулирования температуры теплоносителя во вторичных кольцах, это установить на вторичные насосы двухпозиционные выключатели (вкл/выкл), подчиняющиеся комнатному регулятору (рис. 48). Например, если установить на регуляторе температуру 21°С, он будет отдавать команду на включение циркуляционного насоса при понижении или на выключение при повышении температуры воздуха. Другими словами, если в доме холодно, то датчик включает насос и он будет работать до тех пор, пока температура воздуха помещения не достигнет 21°С, затем последует команда на отключение насоса. Таким образом, последовательное включение и отключение вторичного насоса выровняет температуру до требуемого значения. Если на улице вдруг похолодает, то тут же возрастут теплопотери здания и насос, подчиняясь команде комнатного контроллера, обычно расположенного на наружной стене, тут же перейдет в рабочий режим. В общем, отопительная система работает, как обычный бытовой холодильник, стоящий на нашей кухне: сам по себе включается, сам выключается.

Комментарии

Комментариев пока нет

Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.

xn--80aqberbffejfggo.xn--p1ai

ООО СК «ВОДОЛЕЙ» Строительный блог.: Котельные модули быстрого монтажа

Система отопления с первично-вторичными кольцами — один из вариантов отопления с принудительной циркуляцией. Выбор в ее пользу позволяет значительно сократить время монтажа. При этом система не требует балансировки отопительных контуров, а готовая котельная имеет эстетичный внешний вид.

Существующие системы отопления условно можно разделить на две группы. Первая из них — гравитационная система (с естественной циркуляцией). Эта система отопления проста, она требует монтажа труб большого диаметра, которые несколько дороже и не очень вписываются в интерьер помещения. Она плохо поддается автоматическому регулированию: связи с большой инерционностью регулировать такую систему можно только вручную. Ощутимый недостаток этой системы отопления — больший расход топлива, чем у систем с насосной циркуляцией. В гравитационных системах отопления используются энергонезависимые котлы (cловацкие Protherm TLO, «Жуковские котлы»). Вместе с тем, подобные системы имеют целый ряд преимуществ, основной их плюс — это энергонезависимость. Для районов с нестабильной электрической сетью или вовсе с отсутствием электричества, единственный выход — использование самотечных отопительных систем отопления. Кроме того, данный тип отопления практически не требует сервисного обслуживания и долговечен. Правильно смонтированная система может проработать без ремонтов десятки лет. Впрочем, это и неудивительно: фактически, кроме котла там просто нечему ломаться.

Следующий тип — система с принудительной циркуляцией. При ее использовании потребитель получает настоящий тепловой комфорт. Система насыщена приборами, которые требуют бесперебойного электропитания. Есть возможность устанавливать нужную температуру в различных помещениях, и система эти установки будет автоматически поддерживать. Отопительные системы этого типа, собранные по классическим схемам, требуют балансировки отопительных контуров и большого количества всевозможных элементов систем отопления: расходомеров, клапанов, воздухоотводчиков и т.д. Система отопления с первично-вторичными кольцами является одним из вариантов системы отопления с принудительной циркуляцией. Данная модификация позволяет значительно сократить время монтажа, не требует балансировки отопительных контуров, имеет эстетичный внешний вид. Наиболее эффективна для отопительных систем с большим количеством потребителей, использующих разные температурные режимы, но работающие от одного генератора тепла. Как же конкретно организована эта система?

Сразу за котлом создается короткое первичное замкнутое кольцо, куда насосом подается теплоноситель (рис. 1). Циркуляционный насос котла перекачивает теплоноситель только по первичному кольцу. В кольце делаются отводы для питания ветвей (вторичных колец) с потребителями тепла: поэтажные ветви с радиаторами, «теплые полы» и т.д. Каждое вторичное кольцо снабжено своим циркуляционным насосом. Отбор теплоносителя из первичного кольца (точка «А») и ее возврат (точка «Б») должны быть расположены рядом, не далее 300 мм друг от друга. В этом случае гидравлическое сопротивление участка «А–Б» чрезвычайно мало, и теплоноситель не затекает во вторичное кольцо. В данной отопительной системе отопления мы добиваемся, чтобы первичное (общее) кольцо было всегда в рабочем состоянии, а вторичные — в нерабочем (они задействуются по мере необходимости). По сути первичное кольцо — это однотрубная система, в которой каждый потребитель (вторичное кольцо) отдает в систему охлажденную воду, и чем дальше потребитель от начала кольца, тем более холодную воду он получает. Если не включены потребители во вторичных кольцах, то теплоноситель, нагретый котлом и понуждаемый циркуляционным насосом, «крутится» в первичном кольце — гидроколлекторе. Теплоноситель поступает в отопительный котел примерно той же температуры, что и выходящий из него, и это положительно сказывается на работе котла. Он работает в экономичном режиме или выключает горелку котла. Техническая реализация первичного кольца

Для облегчения монтажа ряд фирм-изготовителей выпускают готовые узлы гидроколлекторов, из которых и организуется первичное кольцо. Гидроколлекторы лучше всего монтировать в вертикальном положении — в этом случае появляется возможность удалять из системы отопления шлам, оседающий в нижней части, а в верхней части устанавливаются воздухоотводчики.

Основным условием гидравлической устойчивости схемы отопления с гидроколлекторами является обеспечение низких скоростей движения теплоносителя (0,2 < V ≤ 0,4 м/с), и в этом случае обеспечиваются малые перепады давления. При этом, например, проходное сечение коллектора для котла 30 кВт будет 16 см2 (то есть это короб сечением 3 × 5,5 см). Если мощность котла будет меньше (15 кВт), то для данного сечения скорость движения теплоносителя составляет 0,26 м/с, что соответствует действующим нормам.

Для выравнивания давления в первичном кольце служит гидровыравниватель, который называют «гидравлический сепаратор», «стрелка» или «гидрострелка». В случае работы со «стрелкой» первичное кольцо будет состоять из контура отопительного котла и гидровыравнивателя, в котором циркулирует теплоноситель под воздействием насоса котла. Гидровыравниватель обеспечивает беспрепятственную циркуляцию через котел, а также торможение потока и уменьшение перепада давления между прямой и обратной магистралями коллектора. При запросе тепла от потребителей вода циркулирует через котел, гидровыравниватель, гидроколлектор и соответствующее кольцо потребителя.

Конструкция гидровыравнителя (рис. 2) весьма проста — это емкость прямоугольной или круглой формы, проходное сечение которого обеспечивает движение теплоносителя со скоростью 0,2 < V ≤ 0,4 м/с. Благодаря низкой скорости теплоносителя из него выпадает шлам и оседает на дне, где обычно встроен шаровой кран для его сброса. В центральной части камеры смешивания устанавливаются один-три перфорированных перегородки для сепарации теплоносителя с целью отделить от него воздух, который выходит через воздухоотводчик в верхней части корпуса «гидрострелки». Таким образом, гидровыравнитель является одновременно сепаратором воздуха, смесителем, тормозом и отстойником шлама.

Техническая реализация вторичных колец Когда теплоноситель, циркулирующий по контуру вторичного кольца за счет собственного циркуляционного насоса, остывает, смеситель вторичного кольца открывается и следует команда на запрос тепла. Циркуляционный насос вторичного кольца через свой смеситель начинает забор горячей воды и сброс охлажденной во вторичное кольцо. «Обратка», смешиваясь с водой в первичном кольце (гидравлическом коллекторе) поступает в котел, который тут же через свою автоматику реагирует на понижение температуры теплоносителя и увеличивает пламя горелки (рис. 3). Фирмы-изготовители котельного оборудования поставляют уже готовые насосно-смесительные группы, состоящие из трехходовых смесителей, циркуляционных насосов, байпасов со встроенными перепускными клапанами, термометрами и т.д. Достаточно приобрести уже готовую конструкцию и присоединить ее к коллектору. Модули предполагают как ручную регулировку, так и автоматическую — с установкой датчиков, сервоприводов, и термостатических головок. Экономическая целесообразность

Дочитав до этих строк, монтажник снисходительно улыбнется, вспомнив, что он сам неоднократно делал эти модули из комплектующих, и они выходили дешевле, чем покупные. Не будем отрицать. Да, это так. У него они дешевле. Но учитывает ли он время, затраченное на изготовление модуля и стоимость своего рабочего дня? Впрочем, не исключено, что и «расчет под ключ» также покажет чуть более высокую стоимость заводского модуля против стоимости предложенного монтажником самодельного варианта. Но был ли учтен эстетический вид котельной? Как она будет выглядеть — решать вам.

Чем же хороша предлагаемая схема отопления?

Экономичность — котел находится в «ждущем» режиме, что явно означает экономию топлива. Независимость — работа внешних контуров (вторичные кольца) происходит независимо друг от друга. Это означает, что балансировка всей отопительной системы не требуется (в отличие от «классической» насосной схемы). Возможность модификации — подсоединение новых контуров отопления происходит просто и без проблем. Если вы предполагаете в будущем модифицировать свою систему, нужно заранее заложить в проект коллектор с резервными вход/выходами. Быстрота — время монтажа котельной существенно снижается и это, кстати приводит к экономии денег. Эстетичность — котельная выглядит достойно.

damqusha.blogspot.com

Первично-вторичные кольца отопительных систем — строительство

Первично-вторичные кольца отопительных систем

Сравнительно недавно наметился новый подход к монтажу сложных систем отопления с большим количеством потребителей тепла. Сразу за котлом в пределах этажа создается короткое первичное замкнутое кольцо (рис. 43), куда насосом подается теплоноситель. Циркуляционный насос котла перекачивает теплоноситель только по первичному кольцу. В нем делают отводы для питания ветвей с потребителями тепла: поэтажные ветки с радиаторами, «теплые полы» и т. п. — это вторичные кольца. Каждое вторичное кольцо снабжено своим насосом. Отбор воды и ее возврат должен быть расположен рядом, не далее 300 мм друг от друга.

рис. 43. Пример схемы отопления с первично-вторичными кольцами

Вторичные кольца могут быть выполнены как самостоятельные системы отопления по любой из ранее приведенных на сайте схем и по любому способу соединения труб: тройниковому или коллекторному. Иными словами, возле котла делается циркуляционное кольцо, которое как бы работает само на себя, а к нему присоединяются другие совершенно самостоятельные кольца, в которых первичное кольцо выступает в роли генератора тепла (котла). Причем вместо расширительных бачков для вторичных колец выступает первичное кольцо.

Рассмотрим принцип действия этой системы. Из правил дорожного движения многим, наверняка, знакома кольцевая транспортная развязка. Все автомобили, заезжая на эту развязку, движутся по кольцу в одном направлении. Перестраиваясь в правый ряд, автомобили могут свернуть на любую из дорог, примыкающих к кольцу, но если они продолжают движение по кольцу, то они должны уступить дорогу автомобилям, въезжающим на кольцо. Все просто и логично (рис. 44).

рис. 44. Автомобильная транспортная развязка «круговое движение»

В первичном кольце отопительной системы установлен циркуляционный насос, гоняющий воду по кругу (рис. 45, а). Теплоносителю попросту некуда деться, подгоняемый насосом, он совершает бесконечное круговое движение, не производя никакой полезной работы, совсем как «чертово колесо» в парке детских аттракционов. Кабинки бесконечно поднимаются вверх, но сколько бы их ни поднялось, ровно такое же количество кабинок опускается вниз — теплоноситель только циркулирует по первичному кольцу, без подъема высоты воды.

рис. 45. Принципиальная схема устройства первично–вторичных колец

Присоединим к первичному кольцу еще одно кольцо (рис. 45, б). Очевидно, что вода тут же заполнит его и остановится. Вторичное кольцо имеет большую протяженность, чем участок трубопровода (между точками А и Б) первичного кольца между отводами на кольцо вторичное. Следовательно, гидравлическое сопротивление вторичного кольца значительно превышает гидравлическое сопротивление на участке А–Б. Теплоноситель всегда течет в ту сторону, где наименьшее гидравлическое сопротивление, то есть циркуляция в первичном кольце будет продолжаться, а во вторичном она прекратится. В общем, все автомобили, заехавшие на второе кольцо, не могут с него выехать. Наш теплоноситель никто правилам дорожного движения не обучал, поэтому он правил не знает и дорогу «помехе справа» не уступает. Все автомобили стремятся побыстрее проехать транспортную развязку по кольцу, а те, что столпились на боковой дороге, их нисколько не беспокоят.

В данной схеме отопления мы этого и добиваемся. Нам нужно, чтобы общее кольцо было всегда в рабочем состоянии, а вторичные в нерабочем. Мы будем задействовать их по необходимости. В самом деле, наверное глупо гонять всю сложную систему отопления, если в данный момент нам не нужна, например, система подогрева полов в бассейне. Еще раз повторимся, что система отопления с первично-вторичными кольцами главным образом направлена для сложных отопительных систем с большим количеством потребителей, использующих разные температурные режимы, но работающая от одного генератора тепла (котла). Для того чтобы вторичное кольцо находилось в нерабочем состоянии, нужно чтобы гидравлическое сопротивление в точках А и Б было примерно одинаковым. Для этого максимальная длина этого участка делается не больше четырех диаметров трубы (4d). Обычно для труб диаметром от 1,5 до 3 дюймов это расстояние не превышает предел, соответственно, от 6 до 12 дюймов (150–300 мм). Это нужно для того, чтобы сопротивление участка между точками А и Б было чрезвычайно мало. Зачем теплоносителю затекать во вторичное кольцо, преодолевать гидравлическое сопротивление и циркулировать? Он преспокойненько протечет участок А–Б, где гидравлическое сопротивление практически приближается к нулю.

Диаметр труб первичного кольца определяется, исходя из общего расхода теплоносителя по всем вторичным контурам (табл. 1). Обычно он равен диаметру патрубков отопительного котла, который в свою очередь подбирается по площади отапливаемых помещений. Циркуляционный насос первичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца. Поскольку в первичном кольце нет большого количества тройников и углов поворотов, то, как правило, требуется довольно слабый насос, устанавливаемый без фундамента непосредственно в трубопровод.

Для включения вторичного кольца в процесс отопления дома возможны три варианта (рис. 46). Установить на участке А–Б трубу меньшего сечения — байпас. Если опять перейти к примеру с транспортным кольцом, то установка на участке А–Б трубы меньшего проходного сечения образует на этом участке пробку и часть автомобилей попытаются ее объехать по вторичному кольцу. Установить в точке Б трехходовой кран, своеобразный шлагбаум, который будет частично или полностью перенаправлять тепловой поток во вторичное кольцо. Оба способа требуют достаточно точного теплотехнического расчета, а вариант с трехходовым краном еще и ручного или автоматического управления краном.

рис. 46. Варианты включения циркуляции во вторичном кольце отопления

Поэтому проще всего установить на вторичном кольце свой циркуляционный насос, включение которого приводит теплоноситель в движение, а выключение останавливает циркуляцию и отключает вторичное кольцо от системы отопления. Следует заметить, что современные циркуляционные насосы изготавливаются с управляемыми скоростными режимами, они бывают двух- и трехскоростными. Задавая насосу скорость работы, мы можем управлять скоростью циркуляции, а следовательно, и температурным режимом. Остановкой насоса мы можем выключить все вторичное циркуляционное кольцо, а первичное кольцо будет работать в прежнем режиме. И еще раз повторимся, схема отопления во вторичном кольце может быть выполнена по любой из схем насосной циркуляции, приведенных на предыдущих страницах сайта, с единственной разницей, что место котла здесь занимает первичное кольцо, а место расширителя — общий участок колец А–Б, а в конечном итоге, расширительный бачок, установленный на первичном котле.

Циркуляционный насос для вторичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца, то есть первичное кольцо как бы не берется во внимание и насос подбирается для вторичного кольца, как для самостоятельной отопительной системы. Вот такая хитрая схема: много вторичных колец присоединяется к кольцу первичному и все они рассматриваются как самостоятельные тепловые системы со своими потребителями и насосами и при этом отключение и включение вторичных колец никак не сказывается на других вторичных кольцах.

Но что будет происходить в первичном кольце если, на вторичных кольцах будут установлены циркуляционные насосы большей или меньшей мощности, чем насос на первичном кольце? Попробуем разобрать эту ситуацию на примерах (рис. 47).

рис. 47. Примеры установки в первичное и вторичное кольца отопления циркуляционных насосов различной мощности
  1. Допустим, мы подобрали как первичный, так и вторичный насосы производительностью 10 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, расход, развиваемый первичным насосом, то есть 10 литров в минуту, будет циркулировать между точками Б и А. Во вторичном кольце никакой циркуляции не будет. При включении вторичного насоса весь расход воды будет отбираться в точке Б из первичного кольца во вторичное. Расход воды через общий участок трубопровода А–Б будет нулевым. Помните? Вся вода, входящая в тройник, должна из него выйти. В данном случае у воды есть два пути выхода из тройника: продолжить путь по первичному кольцу или завернуть во вторичное. И каким путем она пойдет, полностью зависит от того включен вторичный насос или нет. При включенном вторичном насосе мощностью равном мощности первичного насоса на участке А–Б циркуляция останавливается, но она полностью возобновляется сразу же после точки А, то есть включение вторичного насоса никак не влияет на циркуляцию (в целом) в первичном кольце.
  2. Давайте теперь немного изменим условия. Допустим, производительность первичного насоса 10 литров в минуту, а вторичного насоса — 5 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, весь поток в 10 литров в минуту от первичного насоса будет проходить через общий участок трубопровода А–Б. Включение вторичного насоса будет отбирать 5 литров в минуту через тройник в точке Б. Остальные 5 литров пройдут через общий участок, а в точке А к ним вновь присоединятся те самые 5 литров в минуту, которые прошли по вторичному кольцу. Включением вторичного насоса мы разделили имеющийся поток на два направления, но после прохождения общего участка А–Б он вновь соединился и на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом это опять ни как ни повлияло.
  3. Опять изменим условия. Установим насос производительностью 10 литров в минуту на первичном кольце, а более мощный насос производительностью 15 литров в минуту на вторичном. Когда вторичный насос выключен, через участок А–Б будет, как и положено, проходить поток жидкости объемом 10 литров в минуту. Однако при включении вторичного насоса, он начинает требовать от первичного кольца 15 литров в минуту, но где же он возьмет недостающие 5 литров, если со стороны котла к точке Б первичный насос за одну минуту поставляет только 10 литров? А все очень просто, недостающие 5 литров вторичный насос вытянет с противоположной стороны тройника с участка А–Б. А другими словами, насос втянет воду, которую сам же и вытолкнул в точке А, то есть на тройнике в точке А теплоноситель раздваивается пополам: одна часть поступает через участок А–Б обратно во вторичное кольцо, а другая продолжает движение по первичному кольцу. Как видим на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом установка мощного насоса на вторичном кольце опять никак не повлияла.

Отсюда следует сделать вывод, что на первичном кольце можно устанавливать насосы мощностью, рассчитанной на преодоление гидравлического сопротивления только первичного кольца.

Но не все так просто. На вторичном кольце с мощным насосом произошло подмешивание охлажденной воды к воде горячей, а это сказывается на температурном режиме всего вторичного кольца. И там, где инженер-теплотехник только радостно потрет руки, так как у него появилась возможность изменением мощности циркуляционного насоса менять температуру теплоносителя, у простого человека руки опустятся. Не владея основами теплотехники, вы не сможете рассчитать систему отопления. Поэтому, такой в общем-то не слабый шанс качественной регулировки системы отопления, не специалисту придется упустить. При использовании системы отопления с первично-вторичными кольцами вам на первичное кольцо нужно устанавливать насосы, равные или превосходящие самый мощный насос на вторичном кольце.

рис. 48 Регулирование вторичного кольца включением (выключением) циркуляционного насоса

Самый простой способ устройства регулирования температуры теплоносителя во вторичных кольцах, это установить на вторичные насосы двухпозиционные выключатели (вкл/выкл), подчиняющиеся комнатному регулятору (рис. 48). Например, если установить на регуляторе температуру 21°С, он будет отдавать команду на включение циркуляционного насоса при понижении или на выключение при повышении температуры воздуха. Другими словами, если в доме холодно, то датчик включает насос и он будет работать до тех пор, пока температура воздуха помещения не достигнет 21°С, затем последует команда на отключение насоса. Таким образом, последовательное включение и отключение вторичного насоса выровняет температуру до требуемого значения. Если на улице вдруг похолодает, то тут же возрастут теплопотери здания и насос, подчиняясь команде комнатного контроллера, обычно расположенного на наружной стене, тут же перейдет в рабочий режим. В общем, отопительная система работает, как обычный бытовой холодильник, стоящий на нашей кухне: сам по себе включается, сам выключается.

По материалам сайта: http://ostroykevse.ru

fix-builder.ru

Схема отопления с двумя котлами

На открытой вкладке ресурса мы попбробуем найти и определить для нужной квартиры нужные узлы системы. Монтаж обогрева включает котел, коллекторы, бак для расширения, развоздушки, батареи терморегуляторы, крепежи, увеличивающие давление насосы, систему соединения, трубы. Система отопления дачи насчитывает определенные устройства. Все элементы монтажа очень важны. Поэтому выбор каждого элемента монтажа важно делать технически грамотно.

Обвязка котельной с двумя котлами

Подробности

Когда в схему отопления устанавливается больше одного котла, это может преследовать не только цель наращивания мощности, но и такую цель, как возможность снизить потребление энергии.

Помимо этого, решив устанавливать не один котел, а больше, можно избавиться еще от некоторых проблем. Большой котел, сначала, надо привезти и занести. Маленькие же котлы значительно легче пройдут в дверь, да и по весу они намного легче. В случае выхода из строя одного котла, можно смело его выводить в ремонт, оставив при этом систему в рабочем состоянии.

Существует два варианта включения нескольких котлов: параллельная и схема первично-вторичных колец.

Параллельное включение котлов

При параллельном включении (в случае отключения автоматики одного из котлов) вода из обратки проходит по отключенному котлу, преодолевая гидравлическое сопротивление его контура, что означает дополнительный расход электричества для циркуляционного насоса. Плюс к тому, обратка (охлажденка), пройдя через нерабочий котел, подмешивается к подаче от оставшегося в работе котла, которому, в свою очередь, приходится увеличивать мощность с целью компенсации подмеса от обратки. Чтобы этого не случалось, мастеру-сантехнику приходится перекрывать трубопроводы вручную (при помощи вентилей), либо устанавливать автоматику, снабженную сервоприводами.

Схема первично-вторичных колец

Применение же схемы первично-вторичных колец не подразумевает использование подобной автоматики. Если один котел выходит (или выводится) из строя, носитель тепла, проходя по первичному кольцу, «не замечает» потери. Гидравлическое сопротивление в этом месте очень маленькое, что позволяет теплоносителю не затекать в контур отключенного котла и спокойно проходить по первому кольцу таким образом, будто отключенный котел снабжен задвижками, которые перекрыты.

К кольцам первичного типа подключают вторичные с тепловыми нагрузками. Каждое кольцо, которое находится ступенью выше, использует то кольцо, что ниже в качестве собственного котла с расширительным баком, забирая тепло и скидывая туда охлажденный теплоноситель. Такая схема обвязки находит все большее применение в обустройстве достаточно «продвинутых» котельных для небольших домов и крупных объектов, имеющих много контуров отопления. Такая система отопления позволяет выполнять тонкую настройку качества каждого контура.

Источник: http://master-santekhnik.ru/statji/obvyazki-kotelnoy-s-dvumya-kotlami

Ответ

В качестве отопительного аппарата можно использовать навесной или напольный двухконтурный или одноконтурный газовый котел или электрокотел.

Схема подходит для монтажа системы отопления в двухэтажном частном доме или в квартире. Разводка системы отопления на два крыла.Боковое подключение радиаторов.

Характеристика системы:

Класс системы отопления – Эконом

Горизонтальная двухтрубная разводка.

Две и более веток отопления.

Боковое подключение радиаторов

Преимущества системы отопления:

Недостатки системы отопления:

Требует точной настройки.

Давление в системе отопления — до 2,5 бар

Температура системы отопления —  до 90°С.

Мощность системы отопления — до 25 кВт.

Длина подающего трубопровода до последнего радиатора — не более 20 м.

Изображение кликабельно -нажмите для увеличения

Схема радиаторного отопления двухэтажного дома или квартиры. Горизонтальная двухтрубная разводка.Ручное регулирование температуры в помещениях.Боковое подключение радиаторов

Спецификация основных материалов и оборудования:

1.Труба металлопластиковая  d=20×2  метраж в зависимости от технической необходимости.При условии использования труб из других материалов — полипропилен  d=25мм, медь d=18мм

1a. Труба металлопластиковая  d=26×3  метраж в зависимости от технической необходимости. При условии использования труб из других материалов — полипропилен  d=32мм, медь d=22мм

2. Кран шаровой   d 3/4 – 1шт.

2а. Кран шаровой   d 1/2 – 3шт.

3. Кран радиаторный прямоточный d 3/4 — 1шт.

3а. Кран радиаторный прямоточный d 1/2 — 1шт.

4. Бак мембранный расширительный для отопления 24 литра – 1шт.

5. Насос циркуляционный с комплектом гаек Wilo Star RS 25/6 (или другого производителя с напором в 6м)-1шт.

6. Клапан обратный d3/4- 1шт.

7. Группа безопасности  до 50квт d1 – 1шт.

8. Радиаторы отопления — в зависимости от потребностей помещения.

9. Кран радиаторный прямой (или угловой) с ручкой d 1/2″ – 6шт. (или больше, в зависимости от количества радиаторов).

10.Кран радиаторный прямой (или угловой) без ручки d 1/2″– 6шт. (или больше, в зависимости от количества радиаторов).

11,13.Заглушка/Футорка радиаторная d1″ – 6шт. (или больше, в зависимости от количества радиаторов).

12.Кран Маевского – 6шт. (или больше, в зависимости от количества радиаторов).

1.При наличии в составе котельного агрегата расширительного бака достаточного объема, циркуляционного насоса требуемой производительности и группы безопасности поз. 4,5,6,7 не устанавливаются.

2.Количество секций радиаторов (алюминиевые, биметаллические, чугунные) или панельные (стальные, медно-алюминиевые и д.р.) определяется на основании теплотехнического расчета предоставляемого производителя данных радиаторов отопления. При использовании панельных радиаторов поз.11 не нужна.

3.При количестве секций в радиаторе более 10-ти количество кронштейнов должно быть 4шт.

4.Соединительные и фасонные детали трубопроводов в спецификацию не включены. Их марки и количество подбираются для конкретного объекта в зависимости от взаимного расположения элементов системы.

5.Для защиты насоса от перегрузки рекомендуется устанавливать байпасы с перепускным клапаном.

6.Тип резьбы радиаторных футорок и пробок («левая» или «правая») определяется по месту.

7. Количество этажей может быть более двух при условии установки на каждом этаже шарового крана (поз.2) и регулирующего вентиля (поз.З).

Все схемы являются ориентировочными и не могут служить в качестве готового проекта без привязки к конкретным условиям строительства.

Подбор включенного в спецификации оборудования для представленных схем произведен для следующих условий:

— здание имеет необходимую тепловую защиту согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий и сооружений»;

— коэффициент остекленности фасада здания не более 0,18,

— высота этажа не более 3 м

— трубопроводы системы отопления выполнены из металлопластиковых, полипропиленовых или медных труб;

— в качестве теплоносителя используется вода.

В спецификациях к схемам учтено только основное оборудование и материалы. Длина подводящих трубопроводов, количество, типы и марки соединителей, расстановка подвижных и неподвижных опор определяются на стадии привязки схемы к конкретным условиям строительства.

Монтаж систем отопления следует и необходимо производить в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и технических паспортов на применяемые изделия.

При использовании материалов сайта-ссылка на сайт обязательна,(для интернет-изданий — гиперссылки) на http://installservice.info

Источник: http://teplo-faq.net/scheme-of-heating-systems/113-sxemy-sistem-otopleniya/4052-sxema-radiatornogo-otopleniya-dvuxetazhnogo-doma-ili-kvartiry-gorizontalnaya-dvuxtrubnaya-razvodkaruchnoe-regulirovanie-temperatury-v-pomeshheniyax

Задача современных систем отопления, состоит в поддержании заданных параметров с наибольшей экономичностью и эффективностью.

Схема № 1. Котел, присоединенный через гидравлический разделитель с закрытой принудительной циркуляцией системой радиаторного отопления, теплых полов, бойлером косвенного нагрева (для системы горячего водоснабжения). Система отопления выполнена по современным требованиям, современными материалами.

Схема № 2 Котел присоединенный через гидравлический разделитель с закрытой принудительной циркуляцией системой радиаторного отопления, теплых полов.

Схема № 3 Котел с закрытой принудительной циркуляцией системой радиаторного отопления.

Схема № 4 Котел с атмосферно-открытой (открытый расширительный бак) принудительной циркуляцией системой радиаторного отопления.

Схема № 5 Котел с атмосферно-открытой (открытый расширительный бак) самотечной (естественной циркуляцией теплоносителя) системой радиаторного отопления.

Экономичность системы отопления зданий зависит от минимизации тепловых потерь и следующих составляющих:

  1. От быстроты нагрева помещений до заданных параметров.
  2. Устойчивости параметров за весь отопительный период.
  3. Скорости переноса теплоносителя по системе отопления.
  4. Теплоёмкости теплоносителя.
  5. Теплопередачи радиаторов отопления,
  6. От согласованности узлов и комплектующих системы отопления.

Поэтому чтобы добиться эффективности и экономичности необходимо, чтобы радиаторы имели больший коэффициент теплопроводности и меньший теплоемкости. В таком случае тепло быстрее снимается с теплоносителя, мы добиваемся не только быстрого прогрева помещения, но уменьшаем температуру теплоносителя, а значит, не допускаем ее перегрева и возвращения в котел перегретого теплоносителя. Все это дает возможность системе отопления работать в умеренных температурных режимах (не доводя до кипения). Для выполнения данной задачи или устанавливаются эффективные приборы (радиаторы отопления), или увеличивается их количество.

Для качественного распределения тепла по всем помещениям здания, система должна доставлять в каждую точку отопительных приборов одинаковую температуру теплоносителя, что достигается с помощью современной, лучевой схемы системы отопления, через коллекторные узлы управления и распределения.

Данная система не может быть собрана трубами большого диаметра, поскольку, чем быстрее теплоноситель пройдет цикл от отопительного прибора до котла, тем выше эффективность системы. Такая система называется скоростной, малообъемной. Однако существует реальная опасность перегрева теплоносителя твердотопливным котлом. Потому как, любой твердотопливный котел, а в нашем случае котел, сам по себе очень инерционный (это означает, что управление горением угля или высоко калорийных видов топлива не может быть четким и прогнозируемым до градуса). И потому, существует реальная угроза повреждения трубопроводом от перегрева и гидроударов (при закипании теплоносителя в котле), поскольку малообъемные системы чаще собираются из полимерных трубопроводов, любые критичные температуры и гидроудары могут повредить их.

Для согласования малообъемной системы отопления и инерционного котла необходимо создать узел, балансирующий систему. Лучше всего с этой целью справляется емкостной гидравлический разделитель. Являющийся емкостью, через которую свободно циркулирует теплоноситель из котла и теплоноситель из системы отопления. Гидравлический разделитель помогает согласовывать различных потребителей: система радиаторного отопления, система теплых полов, бойлер для производства горячей хозяйственной воды и т.д. (см. схему № 1).

Каковы правила подбора гидравлического разделителя? Самое главное, чтобы он имел емкость, соответствующую мощности котла, ориентировочно из расчета 10 литров на 1 кВт мощности котла.

Малообъемные системы не делаются атмосферно открытыми и самотечными, поэтому они могут работать только с принудительной циркуляцией, т.е. с установкой циркуляционного насоса. Для безаварийного работы насоса перед ним, по схеме циркуляции, устанавливается сетчатый фильтр. Для компенсации расширения теплоносителя на систему устанавливается мембранный расширительный бак, объемом равным 10% от общего объема всей жидкости в системе.

В случае, если не требует приготовление горячей воды, схема собирается без установки бойлера (см. схему № 2).

Система теплых полов собирается с обязательным регулированием температуры теплоносителя (термосмесители или трехходовые краны), температура которого не должна превышать 55*С (санитарные нормы для жилых помещений).

На выходе из котла обязательно устанавливается группа безопасности, предусматривающая защиту котла от гидроударов, превышения давления, имеющая автоматический воздушный клапан, термометр и манометр. Гидравлический разделитель дублируется группой безопасности. Подпитка системы отопления делается на «обратке» или на нижней части гидравлического разделителя.

Системы отопления, собранные стальными трубопроводами, не боятся перегрева теплоносителя, в таких системах теплоноситель обычно имеет большой объем. В подобных системах возможно подключения Твердотопливного котла к закрытой системе отопления с принудительной циркуляцией. (см. схему № 3).

В случае подключения к открытой системе отопления с принудительной циркуляцией (см. схему № 4) можно обойтись и без группы безопасности, роль которой будет выполнять атмосферно открытый расширительный бак.

При подключении котла к самотечной атмосферно открытой отопительной системе (см. схему № 5) обязательным условием является — соблюдения диаметров трубопроводов заложенных производителями котла. Трубопроводы в самотечной системе делаются с уклонами для создания циркуляции теплоносителя по системе отопления.

Источник: http://www.teplodaryug.ru/otoplenie/shemy-otoplenija.html

Смотрите также:
10 ноября 2021 года

Что делает 2-е поршневое кольцо? Объяснение назначения и функции!

Пакеты поршневых колец спроектированы так же тщательно, как и любая высокопроизводительная деталь, но «средний ребенок» может быть самым неправильно понятым. Вот взгляд на науку, которая входит в дизайн второго кольца.

С момента изобретения металлического поршневого кольца в начале промышленной революции (которое, как вы можете утверждать, в конечном итоге сделало паровую мощность непрактичной), постоянно совершенствовались технологии уплотнения цилиндров для этих, казалось бы, простых деталей.Кольцевой пакет преследует три основные цели: удерживать давление в камере сгорания как при такте сжатия, так и во время рабочего хода, передавать тепло от поршня к стенкам цилиндра, откуда оно может быть удалено с помощью воздушного или жидкостного охлаждения, и контролировать смазку для ограничения расхода масла. и нежелательные выбросы.

Обычный автомобильный кольцевой затвор должен работать в гармонии, чтобы герметизировать давление сгорания, контролировать масло и передавать тепло в блок двигателя.

В то время как легко взглянуть на верхнее кольцо или масляное кольцо внизу и интуитивно понять их вклад в достижение этих целей, второе кольцо представляет собой большую загадку.Что он должен делать и зачем это нужно? Как используемые материалы и физические свойства второго кольца влияют на производительность? Чтобы ответить на эти вопросы, мы обратились к старшему техническому менеджеру по работе с клиентами Алану Стивенсону, ведущему источнику знаний о поршневых кольцах.

Обратите внимание на изящную форму крючка на краю кольца. Это 2-е кольцо типа Napier, и этот «крючок» помогает ему стягивать масло со стенки цилиндра, когда поршень скользит по отверстию цилиндра.

Для нашего первого вопроса мы спросили Стивенсона, играет ли второе кольцо роль в сдерживании газов сжатия или горения. «Было время, когда отверстия были такими плохими с точки зрения обработки поверхности, округлости и так далее, а материалы колец были намного хуже, так что раньше поршни имели четыре кольца; два для компрессионного уплотнения, один для очистки масла и один для перекачки масла », — поясняет он. «Терминология не поспевает за технологиями. Называть современное второе кольцо компрессионным кольцом неправильно.”

Так каков вклад современного второго кольца в уплотнение камеры сгорания? Пер Стивенсон, «Незначительно. Были опубликованы документы SAE, которые доказывают, как увеличенные зазоры второго кольца на самом деле увеличивают уплотнение и мощность верхнего кольца. Уплотнение горения — это 100% работа верхнего кольца ». В сочетании с другими характеристиками поршня роль второго кольца в этом отношении заключается в поддержании давления в щели между ним и верхним кольцом на как можно более низком уровне, обеспечивая любой прорыв, который заставляет его пройти мимо верхнего компрессионного кольца, способ быстро побег в картер.

В то время как маслосъемные кольца выполняют основную часть работы по «откачке» масла от поверхности стенки цилиндра, второе кольцо играет жизненно важный ролик, соскребая его с поверхности цилиндра.

«Канавка аккумулятора работает вместе с большими зазорами 2-го кольца», — поясняет Стивенсон. «Короче говоря, всегда будет некоторая утечка давления сгорания за верхнее кольцо из-за движения вторичного поршня и поперечного люка цилиндра. Любое давление, которое проходит мимо верхнего кольца, имеет тенденцию попадать в ловушку между верхним и вторым кольцами, что затем оказывает давление на верхнее кольцо снизу, что приводит к дрожанию кольца (особенно на высоких оборотах).Канавка гидроаккумулятора создает дополнительный объем, который снижает давление. Здесь применяется закон Бойля; объем и давление имеют обратную зависимость, поэтому увеличение объема снижает давление. Соединение этого с более крупными зазорами второго кольца обеспечивает более плавный выход захваченного газа из этого пространства и уменьшает флаттер верхнего кольца ».

Поскольку второе кольцо специально не предназначено для использования в качестве уплотнения под давлением, оно часто имеет конструкцию, совершенно отличную от верхнего компрессионного кольца.Стивенсон говорит: «Многие верхние кольца имеют скосы внутреннего диаметра, которые заставляют их скручиваться противоположно силам, действующим на них, чтобы помочь удерживать их ровно в канавке для лучшего уплотнения. Вторые кольца имеют противоположный скос, поэтому они на самом деле скручиваются не в ту сторону, чтобы улучшить герметичность ».

Поскольку кольца продолжают уменьшаться в размерах для уменьшения трения, материалы и производство становятся все более критичными. Углеродистая сталь является предпочтительным материалом для большинства применений , особенно поздних моделей, и обеспечивает прочность и долговечность, намного превосходящие более ранние и более толстые кольца.

Итак, установив, что второе кольцо определенно не предназначено для обеспечения уплотнения сжатия или сгорания, как насчет второй основной цели пакета колец — отвода тепла от поршня к стенкам цилиндра, где им можно управлять? системой охлаждения? Может показаться, что относительно небольшое количество контактов, которые создают кольца между поршнем и отверстием, не может быть значительным путем для теплопроводности, но оказывается, что это основной источник.Пер Стивенсон: «Здесь много переменных, но кольца передают около 70 процентов тепла сгорания от поршня в систему охлаждения».

Остальные 30 процентов уходят другими путями, такими как радиационное и конвекционное охлаждение нижней стороны поршня в воздух внутри картера, кондуктивное охлаждение за счет контакта между юбкой поршня и расточкой цилиндра, а также тепло, отводимое через брызги масла от коленчатого вала. парусность. Некоторые двигатели даже используют масляные распылители в нижней части отверстия каждого цилиндра, которые направляют брызги смазки на нижнюю часть поршней специально для охлаждения.

Более тонкие поршневые кольца могут быть повреждены во время установки с гораздо большей вероятностью, чем более старые кольца. Использование компрессора с коническим кольцом следует рассматривать как абсолютную необходимость при создании двигателя последней модели.

Несмотря на другие источники теплопередачи, кольцевой пакет принимает на себя большую часть нагрузки, когда дело доходит до поддержания допустимой рабочей температуры поршня. Из ранее упомянутых 70 процентов общего тепла поршня: «Верхнее кольцо передает 45 процентов, второе кольцо — 20 процентов, а масляное кольцо — 5 процентов», — говорит Стивенсон.Хотя второе кольцо определенно играет свою роль в этой важной задаче, оно все же не является основной причиной присутствия кольца.

Как оказалось, второе кольцо имеет гораздо большее отношение к контролю смазки, чем «масляное кольцо» под ним. «Второе кольцо — это то, что очищает масло», — объясняет Стивенсон. «Масляное кольцо — это то, что собирает его и откачивает от стенок цилиндра через отверстия для возврата масла в канавке масляного кольца». Основная функция второго кольца состоит в том, чтобы постоянно удалять излишки масла из отверстия — при вращении кривошипа масло, выходящее из находящихся под давлением подшипников на больших концах штока, постоянно выбрасывается за поршнем, покрывая стенки отверстия.

Когда поршень движется вниз по каналу цилиндра, второе кольцо «соскребает масло со стенки цилиндра, обеспечивая смазку и предотвращая попадание масла в зону сгорания двигателя.

При ходе вниз второе кольцо и маслосъемное кольцо работают согласованно, очищая все, кроме небольшого количества масла, и возвращая его по отверстию в поддон. Стивенсон говорит: «Верхние кольца всегда будут получать скрытую смазку за счет масла, застрявшего в поперечном люке стенок цилиндра». Это та микроскопическая текстура на отверстии, которая удерживает достаточно масла, чтобы свести к минимуму трение между пакетом колец и стенкой цилиндра, в то время как второе кольцо предотвращает попадание слишком большого количества масла через верхнее кольцо в камеру сгорания.

Теперь, когда мы понимаем назначение каждого кольца в упаковке, мы можем понять, почему для верхнего и второго колец часто используются разные материалы и сечения колец. «Требования и предполагаемая функция верхнего и второго колец, безусловно, различаются, поэтому часто используются разные материалы», — продолжает Стивенсон. «В целом лучший материал верхнего кольца — сталь. Конечно, некоторые стали лучше других, но по мере того, как кольца становятся меньше и удельная производительность увеличивается, требования к верхнему кольцу (которое подвергается наибольшим злоупотреблениям) становятся самыми высокими.”

Переместите канавку на поршне вниз, и различные выполняемые работы предъявляют более низкие требования к используемому материалу. Пер Стивенсон: «Многие вторые кольца гоночных двигателей по-прежнему изготавливаются из чугуна или ковкого чугуна. Второе кольцо не находится под достаточным напряжением и температурой, чтобы требовать стали ». Форма кольцевого профиля также оказывает существенное влияние на то, насколько эффективно оно удаляет масло, а также на то, сколько трения оно создает, и внутренний и внешний диаметры играют роль.«Фаски находятся на внутреннем диаметре кольца и определяют направление вращения кольца, чтобы облегчить соскабливание», — говорит Стивенсон. Если смотреть в поперечном сечении, то скошенное кольцо имеет один край внутреннего диаметра, вырезанный под углом — как указывает Стивенсон, это побуждает кольцо динамически скручиваться в канавке, когда оно движется вниз по отверстию, и фокусирует дополнительное давление на внешнем углу. для более эффективного удаления излишков масла.

Газовые порты — это еще один способ, с помощью которого конструкторы поршней могут управлять работой колец.Позволяя давлению сгорания достигать задней стороны верхнего кольца, они увеличивают мощность кольцевого уплотнения, уменьшая трение на других трех тактах.

«Конус, Нэпье и ступеньки — все это вариации формы внешнего диаметра», — продолжает он. Цель всех этих профилей состоит в том, чтобы сконцентрировать контакт в узкой полосе для повышения эффективности соскабливания. Как следует из названия, сужающийся внешний профиль вверху уже, чем внизу, в то время как ступенчатый кольцевой профиль имеет то, что выглядит как выемка в поперечном сечении, ориентированная по направлению движения при ходе вниз.Кольцо Napier, названное в честь известной британской инженерной фирмы D. Napier & Son, которая первоначально разработала профиль, на самом деле имеет поднутрение под углом или даже имеет форму крючка по внешнему диаметру, что еще больше уменьшает площадь контакта и обеспечивает пространство для очищенного масла. выход из отверстия цилиндра. «В общем, самый эффективный скребок — Napier, за ним следует ступенчатый, а затем конусный. Запустите Napier, если он подходит для вашего диаметра отверстия и подходит для канавки в поршнях », — заключает Стивенсон.

Какой тип комбинации вы используете, также повлияет на оптимальный выбор для вашего пакета колец, включая второе кольцо. Стивенсон советует: «Более тонкие вторые кольца более распространены в двигателях с сухим картером, вытягивающих большие объемы вакуумного поддона». Поскольку вакуум в картере помогает кольцевому уплотнению по всем направлениям, можно получить желаемые результаты, не работая так же сильно со вторым кольцом. «Естественный аспиратор без использования вакуума обычно должен быть 1,5 мм или больше, в то время как принудительная индукция должна давать более крупные кольца размером 1/16 дюйма», — добавляет он.

Установка правильного зазора между кольцами имеет первостепенное значение для достижения желаемых рабочих характеристик двигателя. . При любых эксплуатационных характеристиках зазор 2-го кольца должен быть больше, чем зазор верхнего кольца, чтобы обеспечить выход прорыва и предотвратить колебание кольца от нарушения уплотнения верхнего кольца.

«Конечно, все зависит от диаметра отверстия; это почти можно представить как отношение размера кольца к размеру отверстия », — предупреждает Стивенсон. «Большой четырехцилиндровый двигатель с наддувом отлично контролирует масло с 1-м цилиндром.Кольцо диаметром 2 мм, в то время как для большого блока диаметром 4,600 дюйма лучше использовать кольцо диаметром 1/16 дюйма. Когда дело доходит до контроля масла, эффективность картера также зависит от существенных факторов. Современные двигатели с блоками с глубокими юбками, сегментированными масляными поддонами, ветровыми поддонами и очисткой / очисткой кривошипа — все это влияет на то, сколько масла подбрасывается в цилиндры. Чем больше масла присутствует, тем тяжелее работа второго кольца ».

Как видите, проектирование и проектирование второго кольца — сложная тема, но, к счастью, эксперты Wiseco обладают коллективным опытом во всех формах сборки высокопроизводительных двигателей, чтобы дать вам надежный совет для ваших конкретных потребностей.Хотя мы не можем охватить все в одной технической статье, мы надеемся, что то, что вы узнали здесь, поможет вам лучше понять « почему », стоящую за спецификациями кольцевого пакета, и в полной мере воспользоваться знаниями, полученными от сотрудников Wiseco, когда составляя свою собственную комбинацию.

Тепловая вулканизация резинового уплотнительного кольца для военной промышленности

В Quick Cut Gasket & Rubber Corporation мы производим высококачественные уплотнительные кольца для коммерческих и промышленных целей.Наш многолетний опыт в сочетании с современными производственными процессами позволяет нам поставлять более качественные резиновые уплотнительные кольца, точно соответствующие вашим требованиям. В проекте, выделенном здесь, эта способность отвечать на сильно настраиваемые приложения была реализована для заказчика из военной промышленности.

Заказчик, производитель наземных миноискателей, обратился к нам за нашей способностью производить высокоточные уплотнительные кольца полностью собственными силами и в короткие сроки.Для них требовалось уплотнительное кольцо с внутренним диаметром 12,5 дюйма и толщиной 0,070 дюйма, изготовленное в соответствии с конкретными стандартами применения, требующими жестких допусков, исключительной прочности и длительного срока службы в опасных погодных условиях. Наш передовой производственный процесс, в котором упор делается на тестирование и оценку, смог превзойти эти жесткие требования.

Для первичного изготовления уплотнительного кольца из силикона мы решили использовать термический вулканизатор типа «раковина». Такой комбинированный подход обеспечит надежное и быстрое изготовление без большого количества ошибок.Первое изделие, находящееся в процессе, и окончательное тестирование продукта были задействованы в процессе производства. Наименьшие допуски достигли +/- 0,04 «- 0,05».

После доставки заказчик был полностью удовлетворен нашими силиконовыми уплотнительными кольцами для критически важных задач. Несмотря на тысячи представленных нами примеров, ни один из них не был отклонен из-за проблем с качеством.

Для получения дополнительной информации о наших услугах см. Таблицу ниже или свяжитесь с нами напрямую.

RequestQUOTE

Основные характеристики проекта резинового уплотнительного кольца

Название проекта
Резиновое уплотнительное кольцо
Описание проекта
Эти уплотнительные кольца используются в машинах, обнаруживающих мины.
Применяемые возможности / процессы
Первичный:
Тепловая вулканизация
Вторичный:
Чистовая обработка (очистка шва, образовавшегося при изготовлении детали)
Оборудование, используемое для производства детали
Грейферный вулканизатор
Габаритные размеры детали
Внутренний диаметр 12,5 дюйма
0,070 дюйма сечение
Максимальные допуски
+/-.04 «- .05»
Используемый материал
Силикон
Испытания / проверка в процессе выполнения
Первое изделие, в процессе, конечный продукт
Промышленность для использования
Военная промышленность
Объем
175,000 — 200,000 / год
Срок поставки / выполнения работ
1 месяц
Место доставки
США
Соответствие стандартам
Печатные стандарты
Посмотреть другиеПримеры нашей работыНазад к началу

Противодействие образованию колец во вращающихся печах | Journal of Mathematics in Industry

Разработанная нами подробная математическая модель представляет собой мультифизическую модель, которая учитывает следующие явления: поток и температуру реактивного газа, химические вещества и распределение лучистого теплопереноса в печи, турбулентность без предварительного смешивания. сжигание углеводородных газов в горелке, изоляционные свойства футеровки, вращательное движение печи и принудительная конвекция на внешней поверхности.

Слой материала занимает лишь небольшую часть объема печи и имеет незначительное ограниченное влияние на распределение температуры. Поэтому мы не принимаем во внимание слой материала в нашей модели и моделируем пустую печь.

В печи горячие газы генерируются пламенем, выходящим из трубы горелки, расположенной внутри надводного борта. Схема горелки показана на рисунках 3 и 4. Горелка впрыскивает топливо в осевом и радиальном направлениях и охлаждается за счет количества воздуха, проталкиваемого через охлаждающие прорези.Поток охлаждающего воздуха через прямоугольный воздухозаборник нарушает круговую симметрию конфигурации и требует разрешения модели в трех пространственных измерениях.

Рисунок 4

Наиболее важным физическим явлением, которое имеет место в этой области горелки, является турбулентное сгорание без предварительного смешивания топлива, впрыскиваемого из горелки с вторичным воздухом. Горение, даже без турбулентности, по сути своей представляет собой сложный процесс, включающий широкий диапазон химических масштабов времени и длины.Некоторые химические явления, контролирующие пламя, происходят за короткое время в тонких слоях и связаны с очень большими массовыми долями, градиентами температуры и плотности. Для полного описания химических механизмов в ламинарном пламени могут потребоваться сотни видов и тысячи реакций, что приведет к значительным численным трудностям. Сама по себе турбулентность, вероятно, является наиболее сложным явлением в механике нереагирующих жидкостей. Используются различные масштабы времени и длины, и описание турбулентности до сих пор остается открытым вопросом.Поэтому моделирование печи требует обращения к набору допущений, которые описаны в оставшейся части этого раздела.

3.1 Геометрия

Геометрическая модель печи показана на Рисунке 3. Рисунки 3 (a) и Рисунок 3 (b) дают внешний вид всей печи и более подробный внутренний вид области горелки, соответственно. . Сложность этой геометрии заключается в том, что входные отверстия горелки в тысячу раз меньше осевой длины печи, что создает проблемы в процессе создания сетки.

3.2 Создание сетки

Модель сетки показана на рисунке 4. Рисунок 4 (a), рисунок 4 (b) и рисунок 4 (c) дают внешний вид сетки в зоне впуска воздуха, вид изнутри. сетка и подробный вид сетки на горелке соответственно. Мы использовали многогранную сетку из 2,8 миллионов ячеек с локальным уточнением критических входов и областей горелки. Основные трудности в построении сетки этой геометрии были обнаружены в балансировании требуемой точности захвата потока вокруг мелких деталей в горелке с общими вычислительными затратами.Многогранные сетки обеспечивают сбалансированное решение в сложных задачах создания сеток такого типа.

Тетраэдры — простейшие элементы объема. Поскольку их грани представляют собой плоские сегменты, положение центроидов граней и объема четко определено. Недостатком является то, что тетраэдры нельзя растягивать слишком сильно. Для достижения разумной точности необходимо гораздо большее количество контрольных объемов, чем при использовании структурированных сеток. Кроме того, поскольку тетраэдрические контрольные объемы имеют только четыре соседа, вычисление градиентов в центрах ячеек с использованием стандартных приближений может быть проблематичным.

Многогранники предлагают те же преимущества автоматического построения сетки, что и тетраэдры, но преодолевают их недостатки. Основным преимуществом многогранных ячеек является то, что у них много соседей (обычно порядка 10), что позволяет лучше аппроксимировать градиенты. Очевидно, что большее количество соседей подразумевает больше операций хранения и вычислений на ячейку, но это более чем компенсируется более высокой точностью. Полиэдрические ячейки также менее чувствительны к растяжению, чем тетраэдры. Например, многогранник с 12 гранями имеет шесть оптимальных направлений, что вместе с большим количеством соседей приводит к более точному решению с меньшим количеством ячеек.Сравнения во многих практических тестах подтвердили, что для многогранных сеток требуется примерно в четыре раза меньше ячеек, половина объема памяти и от десятой до пятой вычислительного времени по сравнению с тетраэдрическими сетками для получения решений с такой же точностью. Кроме того, было обнаружено, что решатели на многогранных сетках более надежно сходятся в отношении изменения их параметров. Более подробный анализ полиэдральных сеток можно найти в [6].

3.3 Основные уравнения реагирующих потоков

В этом разделе мы представляем уравнения сохранения для реагирующих потоков, которые мы использовали.Уравнения получены из уравнений Навье-Стокса (NS) путем добавления членов, которые учитывают реагирующие потоки. Реагирующий газ представляет собой неизотермическую смесь нескольких компонентов, которую необходимо отслеживать индивидуально. Поскольку теплоемкость значительно изменяется с температурой и составом, коэффициенты переноса требуют особого внимания. В этом подразделе мы опишем модель потока Навье-Стокса и усредненного по Рейнольдсу потока Навье-Стокса, нереализуемую модель турбулентности K-Эпсилон и стандартную модель горения с разрывом вихрей.Более подробный вывод этих уравнений можно найти в , например. [7, 8].

Виды определяются по их массовой доле, определяемой как

Yℓ = mℓm для ℓ = 1: N,

(1)

, где N — количество частиц в реакционной смеси, mℓ масса частиц в объеме V и м масса газа в объеме, соответственно. Тогда сохранение массы можно записать как

NS: Сохранение массы

DρDt = ∂ρ∂t + ∂ρui∂xi = 0,

(2)

где ρ = m / V — плотность газа, а ui — его трехмерное поле скоростей, соответственно.Сохранение видов для ℓ = 1: N может быть записано как

NS: Сохранение видов

∂ρYℓ∂t + ∂∂xi (ρ (ui + Vℓ, i) Yℓ) = ω˙ℓ,

(3)

, где Vℓ, i i -я компонента скорости диффузии Vℓ частиц и ω˙ℓ скорость химической реакции частиц . Сохранение импульса для газа при j = 1: 3 может быть выражено как:

NS: Сохранение импульса

∂∂t (ρuj) + ∂∂xi (ρuiuj) = ∂σij∂xi + ρ∑ℓ = 1NYℓfℓ, j = −∂p∂xj + ∂τij∂xi + ρ∑ℓ = 1NYℓfℓ, j,

(4)

, где p обозначает давление, а τij и fℓ, j — компоненты тензора напряжений Рейнольдса и объемной силы, действующей на частицы , соответственно.Мы выразим сохранение энергии, используя ощутимую энтальпию смеси hs в качестве независимой переменной. Чтобы ввести эту количественную оценку, мы сначала обозначим энтальпию частиц как hℓ. Эта количественная оценка представляет собой сумму разумной и химической части, , т.е. ,

hℓ = hℓ, s + Δhf, ℓ0,

(5)

, где последний член представляет собой энтальпию образования частиц при определенной эталонной температуре T0.Затем энтальпия смеси определяется как средневзвешенное значение, которое снова может быть разложено на ощутимую и химическую часть следующим образом:

h = ∑ℓ = 1NYℓhℓ = ∑ℓ = 1NYℓhℓ, s + ∑ℓ = 1NYℓΔhf, ℓ0 = hs + ∑ ℓ = 1NYℓΔhf, ℓ0.

(6)

Обозначим коэффициент диффузии тепла и температуру через λ и T соответственно. Поток энергии qi — это сумма члена рассеяния тепла, полученного из закона Фурье, и члена, связанного с диффузией веществ с разными энтальпиями, i.е. ,

qi = −λ∂T∂xi + ρ∑ℓ = 1NhℓYℓVℓ, т.

(7)

В уравнении сохранения энергии следующие три источника будут играть роль: источник тепла за счет лучистого теплового потока, обозначенный как Q , член вязкого нагрева, обозначенный как Φ, где Φ = τij∂ui∂xj, и тепловыделение из-за горения обозначается как ω˙T, где

ω˙T = −∑ℓ = 1NΔhf, ℓ0ω˙ℓ.

(8)

Работа, совершаемая газом над частицей, может быть выражена как ρ∑ℓ = 1NYℓfℓ, iVℓ, i.С учетом всех этих величин сохранение энергии через hs может быть выражено как:

NS: Сохранение энергии

ρDhsDt = ω˙T + DpDt − ∂∂xi (λ∂T∂xi) + Φ + Q ˙ − ∂∂xi (ρ∑ℓ = 1Nhs, ℓYℓVℓ, i) + ρ∑ℓ = 1NYℓfℓ, iVℓ, i.

(9)

Турбулентное горение возникает в результате двустороннего взаимодействия химии и турбулентности. Когда пламя взаимодействует с турбулентным потоком, горение изменяет турбулентность двумя способами. Выделяющееся тепло вызывает большие ускорения потока через фронт пламени, а изменения температуры вызывают большие изменения кинематической вязкости.Эти явления могут создавать или ослаблять турбулентность и называются турбулентностью, вызванной пламенем, и реламинаризацией из-за горения соответственно. Турбулентность, наоборот, изменяет структуру пламени. Это может либо усилить химические реакции, либо полностью подавить их, что приведет к гашению пламени. По сравнению с пламенем с предварительной смесью турбулентное пламя без предварительной смеси имеет некоторые особенности, которые необходимо учитывать. Пламя без предварительного смешивания не распространяется, поскольку оно локализовано на границе раздела топливо-окислитель.Это свойство полезно для целей безопасности, но оно также влияет на взаимодействие химии и турбулентности. Без скорости распространения пламя без предварительного смешивания не может влиять на поле потока собственной динамикой и, следовательно, более чувствительно к турбулентности.

Описание процессов турбулентного горения без предварительного смешения в модели вычислительной гидродинамики может быть достигнуто с использованием трех уровней точности вычислений. Можно использовать либо усредненную по Рейнольдсу модель Навье-Стокса (RANS), либо модель больших вихрей (LES), либо модель прямого численного моделирования (DNS).В современной инженерной практике широко используется модель RANS, поскольку она менее требовательна к ресурсам. Однако его применимость ограничена моделями замыкания, описывающими турбулентность и горение, и необходимостью некоторой формы калибровки. Учитывая сложность и размеры нашей печи, использование модели RANS является единственным возможным выбором.

3.3.1 Модель RANS

В потоках с постоянной плотностью усреднение по Рейнольдсу состоит в разделении любой величины ξ на среднее и флуктуирующую составляющую (ξ = ξ¯ + ξ ′).В потоке с переменной плотностью обычно предпочтительны средневзвешенные по Фавру [9] значения , т.е. , f˜ = ρf¯ρ¯. Следовательно, любую величину f можно разделить на:

f = f˜ + f ″, где f ″ ˜ = 0.

Уравнения RANS, полученные из реагирующего уравнения Навье-Стокса, приведенного выше, затем задаются уравнением сохранения массы

RANS: Сохранение массы

∂ρ¯∂t + ∂ρ¯ui˜∂xi = 0,

(10)

уравнение сохранения видов для ℓ = 1: N

RANS: Сохранение видов

∂∂t (ρ¯Yℓ˜) + ∂∂xi (ρ¯ui˜Yℓ˜) = ω˙ ¯ℓ − ∂∂xi (Vℓ, iYℓ¯ + ρ¯ui ″ Yℓ ″ ˜),

(11)

уравнение сохранения импульса для j = 1: 3

RANS: сохранение импульса

∂∂t (ρ¯uj˜) + ∂∂xi (ρ¯ui˜uj˜) + ∂p¯∂xj = ∂∂xi (τij¯ − ρ¯ui ″ uj ″ ˜),

(12)

и, наконец, уравнение сохранения импульса

RANS: Сохранение энергии

∂∂t (ρ¯hs˜) + ∂∂xi (ρ¯ui˜hs˜) = ω˙¯T + Dp¯Dt + ∂ ∂xi (λ∂T∂xi¯ − ρ¯ui ″ hs ″ ˜) + Φ¯ − ∂∂xi (ρ∑k = 1Nhs, ℓYℓVℓ, i¯).

(13)

Процедура усреднения вводит незакрытые количества, которые необходимо моделировать. Не вдаваясь в подробности, мы перечисляем здесь два основных незакрытых термина, которые будут описаны в следующих разделах:

3.3.2 Модель турбулентности

Используя предположение о вязкости турбулентности Буссинеска [10], напряжения Рейнольдса могут быть представлены как

ρui ″ uj ″ ¯ = ρ¯ui ″ uj ″ ˜ = −μt (∂u˜i∂ xj + ∂u˜j∂xi − 23δij∂u˜K∂xK) + 23ρ¯k,

(14)

где μt = ρ¯νt — турбулентная динамическая вязкость, а δij — дельта Кронекера.Кинетическая энергия турбулентности k , в свою очередь, может быть выражена как

k = 12∑j = 13uj ″ uj ″ ˜.

(15)

Моделирование турбулентной вязкости μt является центральной проблемой в расчетах турбулентности. Существует много подходов. В этой работе мы используем классическую модель турбулентности, разработанную для нереагирующих потоков, а именно модель Realizable K-Epsilon [11]. Эффекты тепловыделения на напряжения Рейнольдса не учитываются явно в этом подходе, и турбулентная вязкость моделируется как

, где ε — скорость диссипации энергии.В этой модели критический коэффициент Cμ является функцией среднего потока и свойств турбулентности, а не считается постоянным, как в стандартной модели. Это позволяет удовлетворить определенные математические ограничения на нормальные напряжения, согласующиеся с физикой турбулентности, и обозначается как реализуемость .

Из соотношения Буссинеска в уравнении (14) и определения вихревой вязкости в уравнении (16) можно получить следующее выражение для нормального напряжения Рейнольдса u2¯ в несжимаемом деформированном среднем потоке U

u2¯ = 23к − 2νt∂U∂x,

(17)

где νt = μtρ.Можно показать, что u2¯, которая по определению является положительной величиной, становится отрицательной ( нереализуемая ), когда деформация достаточно велика, чтобы удовлетворить

kε∂U∂x> 13Cμ≈3,7.

(18)

Самый простой способ обеспечить реализуемость — сделать Cμ в (16) переменной [12].

Критический коэффициент Cμ может быть выражен как функция средней деформации и скорости вращения, угловой скорости вращения системы и полей турбулентности следующим образом:

, где

(20)

(21)

где Ω¯ij — тензор средней скорости вращения во вращающейся системе отсчета с угловой скоростью ωk.Параметры A0 и As в (19) могут быть вычислены как

(22)

(23)

(24)

(25)

Турбулентная кинетическая энергия k и скорость ее диссипации ε в уравнении (16) описываются следующими двумя уравнениями баланса

(26)

(27)

, где Pk — член турбулентной кинетической энергии из-за градиентов средней скорости, Pb — производство турбулентной кинетической энергии из-за плавучести, YM — член диссипации дилатации, который учитывает вклад флуктуирующей дилатации в сжимаемой турбулентности в общую диссипацию. скорость, Sk и Sε определяемые пользователем исходные термины для турбулентной кинетической энергии и диссипации, а σk и σε — турбулентные числа Прандтля для k и ε , соответственно.C1ε, C2ε и C3ε — константы модели.

Еще одной слабостью традиционных моделей турбулентности K-Epsilon является их моделирование скорости диссипации ε . Действительно, хорошо известная аномалия скорости расширения (или рассеивания) относится к тому факту, что традиционные модели достаточно хорошо предсказывают скорость распространения плоской струи, но неожиданно плохо работают для круглых струй. Эту слабость можно отнести к недостатку традиционных уравнений ε . Реализуемая модель, предложенная Ши [11], была разработана для устранения этого недостатка и решает как такую ​​проблему, которая имеет первостепенное значение в нашем исследовании.

3.3.3 Модель горения

Усредненное уравнение сохранения видов (11) можно переписать в компактной форме для ℓ = 1: N как

∂∂t (ρ¯Yℓ˜) + ∂∂xi (ρ¯ ui˜Yℓ˜) = — Jℓ + ω˙¯ℓ,

(28)

где Jℓ — массовый диффузионный поток частиц . Предыдущее уравнение решается в коде CFD для частиц N-1, где N — общее количество химических частиц в жидкой фазе, присутствующих в системе. Поскольку массовая доля компонентов должна быть равна единице, массовая доля N th определяется как единица минус сумма решенных массовых долей N − 1.Чтобы свести к минимуму численную ошибку, разновидность N должна быть выбрана как разновидность с наибольшей общей массовой долей.

В турбулентных потоках массовый диффузионный поток вычисляется как

Jℓ = — (ρ¯Dℓ + μtSct),

(29)

, где Sct — турбулентное число Шмидта, а Dℓ — коэффициент молекулярной диффузии частиц .

Незамкнутый член скорости химической реакции частиц ω˙ℓ должен быть смоделирован с помощью модели горения.Модель горения описывает двустороннее взаимодействие между свойствами турбулентного потока, создаваемого пламенем, и химическими реакциями. Он служит для вычисления пространства состояний реакции и величин, на которые оно влияет, а именно плотности жидкости, вязкости и температуры. Он учитывает процессы, которые происходят в масштабах длины и времени, которые мы не можем разрешить в сетке ни в пространстве, ни во времени из-за ограничений вычислительных ресурсов. Выбор модели горения определяется знанием числа Дамколера, определяемого как Da = tmixtrxn, где tmix — масштаб времени перемешивания, а trxn — масштаб времени реакции.Когда число Дамколера очень велико, как в случае печи, скорость реакции контролируется турбулентным перемешиванием, которое объединяет реагенты на молекулярном уровне. В этом пределе модель Standard Eddy Break Up (EBU) [13] является довольно точной, поскольку она предполагает, что реакция происходит мгновенно при микромиксировании.

Модель горения EBU отслеживает средние концентрации отдельных веществ на сетке с помощью уравнений переноса. Скорости реакций, используемые в этих уравнениях, рассчитываются как функции средних концентраций компонентов, характеристик турбулентности и, в зависимости от конкретной используемой модели, температуры.Уравнение средней энтальпии решается в дополнение к уравнениям переноса частиц. Затем рассчитываются средняя температура, плотность и вязкость, зная среднюю энтальпию и концентрации веществ. В используемом EBU предполагается, что отдельные частицы в глобальной реакции переносятся с разной скоростью в соответствии с их собственными управляющими уравнениями.

Скорость реакции моделируется выражением, которое учитывает турбулентный процесс микроперемешивания. Это делается с помощью размерных аргументов.Таким образом, для реакции вида

vFF + vOO⟶vP1P1 + vP2P2 + ⋯ + vPjPj,

(30)

, где F обозначает топливо, O окислитель и P продукты реакции, скорость реакции принимается равной

ω˙¯ℓ = ρ¯M (1τmix) Aebumin { Y¯F, Y¯OsO, Bebu (Y¯P1sP1 + ⋯ + Y¯PjsPj)},

(31)

, где sO = vOMOvFMF, sPj = | vPj | MPjvFMF, v — молярный стехиометрический коэффициент для частиц j в реакции , M — молекулярная масса частиц.Уравнение (30) по существу утверждает, что интегральная скорость микроперемешивания пропорциональна средней (макроскопической) концентрации ограничивающего реагента, деленной на временной масштаб больших вихрей (kε = τmix). Y¯F, Y¯O, Y¯P — соответственно средние концентрации топлива, окислителя и продуктов. Aebu и Bebu — модельные константы с типичными значениями 0,5 и 4,0 соответственно. Значения этих констант соответствуют экспериментальным результатам и подходят для большинства случаев, представляющих общий интерес.

В нашем моделировании мы использовали сокращенный механизм сгорания с 6 видами и 4 реакциями, чтобы учесть топливо, которое представляет собой смесь различных алканов. Эта смесь состоит на 95% из CH 4 и на 5% из C 2 H 6 , C 3 H 8 и C 4 H 10 .

Вышеупомянутые модели дискретизируются методом конечного объема с использованием восходящей намотки второго порядка для конвективных членов [14–16]. Уравнения потока решаются в раздельном подходе, в котором алгоритм SIMPLE реализует связь скорости и давления.Уравнение энергии решается для химической термической энтальпии с использованием снова сегрегированного подхода. Температура рассчитывается из энтальпии в соответствии с уравнением состояния. На каждой внешней нелинейной итерации результирующие линейные системы решаются с использованием алгебраического многосеточного предобуславливателя для подходящего ускорения подпространства Крылова [17].

3.4 Дополнительная информация

В ситуациях, когда среда, разделяющая горячие стенки, прозрачна для теплового излучения, как в случае сухого воздуха, излучение может происходить только как поверхностное явление.Однако в нашем случае газ в надводном борту печи будет поглощать, излучать и рассеивать интенсивность теплового излучения, испускаемого горячими стенками печи. Этот процесс регулируется уравнением переноса излучения (RTE), которое реализовано в модели излучения участвующей среды. Дискретизация модели по телесному углу выполняется методом дискретных ординат, подробно описанным в [18, 19].

3.5 Программная реализация

Моделирование проводилось с использованием программного пакета STAR-CCM + [20] на десятиузловом Linux-кластере с процессорами Intel Duo и Quad Core с тактовой частотой от 2 до 2.20 ГГц и 3,16 ГГц под управлением 64-разрядного дистрибутива Slackware 13. Итерация трехмерной модели горения до состояния равновесия потребовала от 3500 до 4000 нелинейных итераций и от трех до трех с половиной дней времени вычислений.

Общая эффективность системы: развенчание мифов о системе конденсационного котла


Написано Дэвидом Грасслом, инженером-механиком, директором, инженеры-консультанты по динамике

Есть много причин, по которым инженеры считают, что конденсационные котлы не подходят для проектного применения.Большинство из этих причин неточны.

Конденсационные котлы могут использоваться в большинстве приложений, где можно использовать стандартный неконденсирующий котел. Некоторые из этих причин могли быть действительными для старых систем котлов без конденсации, но для конденсационных котлов многие из этих проблем были устранены.

Кроме того, в сегменте конденсационных котлов доступны различные технологии. Некоторые конденсационные котлы требуют большего обслуживания, чем другие, или предъявляют особые требования к трубопроводам, насосу и расходу.Конденсационные котлы с большой массой труб были разработаны для преодоления многих из этих препятствий и могут успешно подключаться к различным системам. Поэтому при выборе котла важно понимать эксплуатационные требования каждого котла, а также общую стоимость владения.

МИФ №1 — НАМ НУЖНО ПОДДЕРЖИВАТЬ ГОРЯЧУЮ ВОДУ 180 ° F ДЛЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

До конденсационных котлов системы обычно проектировались с высокими температурами подачи горячей воды в диапазоне от 180 ° F до 200 ° F.Одной из основных целей высокой температуры горячей воды было удовлетворение температуры обратной линии горячей воды обратно в котлы, поскольку более высокая температура подачи горячей воды приводит к более высокой температуре обратной линии горячей воды, подаваемой обратно в котел. В котлах без конденсации температура обратной линии горячей воды имеет решающее значение, так как температура воды всегда должна поддерживаться выше температуры конденсации дымовых газов для защиты теплообменника.

Как и в системах с неконденсирующими котлами, в системах с конденсационными котлами более низкая температура подачи горячей воды приводит к более низкой температуре обратной воды, подаваемой обратно в котел.Отличие от конденсационного котла заключается в том, что температура обратной линии горячей воды является движущей силой эффективности конденсационного котла. В конденсационных котлах цель состоит в том, чтобы произвести как можно больше конденсации, потому что теплообменник изготовлен из коррозионно-стойкого материала, такого как нержавеющая сталь или алюминий, специально для этого применения. В дополнение к температуре обратной линии горячей воды, змеевики также могут быть спроектированы для удовлетворения нагрузки, основанной на изменении температуры горячей воды. Таблица 1 демонстрирует этот момент, сравнивая основной нагревательный змеевик, обычно используемый в приточно-вытяжной установке, выбранный для выполнения одинаковых задач при температурах подачи горячей воды 180 ° F и 140 ° F с соответствующей разницей температур 40 ° F для удовлетворения требований. общая требуемая мощность нагрева.В обоих случаях змеевик обеспечивает одинаковую мощность нагрева воздуха в MBH с небольшими различиями в характеристиках змеевика.

Таблица 1: Сравнение двух (2) нагревательных змеевиков, выбранных при температурах подачи горячей воды 180 ° F и 140 ° F с одной и той же системой ΔT.

Обратите внимание на существующие системы, которые были разработаны для температуры подачи горячей воды 180 ° F. В существующей системе разработчик обычно придерживается существующих катушек, размер которых соответствует исходной конструкции.Несмотря на это, конденсационный котел по-прежнему является вариантом, но необходимо следить за тем, чтобы температура подачи горячей воды в любой момент времени соответствовала требуемым условиям нагрузки. При прочих равных условиях более низкая температура подачи горячей воды потребует большей площади поверхности теплопередачи, чтобы выдержать ту же нагрузку. Этот момент показан в Таблице 1, поскольку змеевик, выбранный для температуры подачи горячей воды 140 ° F, имеет больше плавников по сравнению со змеевиком, выбранным для температуры подачи горячей воды 180 ° F. С учетом сказанного, многие змеевики в некоторой степени имеют завышенный размер, потому что модернизация зданий со временем улучшила их характеристики оболочки и скорость утечки, поэтому обычно требуется меньшая тепловая мощность.Это означает, что есть потенциальная возможность эксплуатировать здание большую часть года при пониженных температурах воды или, по крайней мере, иметь возможность работать с более агрессивными стратегиями сброса горячей воды при одновременном повышении эффективности системы.

МИФ № 2 — НАМ НУЖНО ПОДДЕРЖИВАТЬ СИСТЕМУ 20 ° F ΔT

Миф № 2 аналогичен мифу № 1 в том, что старые системы обычно поддерживают низкий ∆T, чтобы поддерживать температуру обратной линии горячей воды выше условий конденсации. В конденсационных системах перепады температур 30 ° F или выше могут быть спроектированы для повышения эффективности котла за счет понижения температуры обратной линии горячей воды обратно в котел.Увеличение разницы температур между подающей и возвратной водой дает дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении скорости потока, поскольку скорость потока связана с общей тепловой мощностью змеевика. Следовательно, чем выше ∆T, тем ниже расход, что приводит к меньшим размерам насосов, меньшей мощности, необходимой для перемещения жидкости, меньшим размерам трубопроводов и другим преимуществам системы.

МИФ № 3 — СБРОС ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ НЕ РАБОТАЕТ

Сброс горячей воды включает в себя сброс температуры горячей воды в зависимости от условий наружного воздуха.Теория, лежащая в основе сброса температуры подачи горячей воды, заключается в том, что по мере того, как температура наружного воздуха повышается по сравнению с расчетными условиями, количество тепла, необходимое для удовлетворения нагрузки на помещение, уменьшается. Точно так же, когда нагрузка на помещение уменьшается, можно также обогревать помещение с температурой подачи горячей воды ниже расчетной, что требует меньше энергии для нагрева воды до более низкого заданного значения.

Сброс горячей воды — это простая стратегия управления, которая много лет успешно использовалась в системах горячего водоснабжения.В конденсационных котлах функция сброса горячей воды на основе наружного воздуха обычно встроена, что делает ее относительно недорогой или бесплатной для реализации в системе. Стратегии сброса также использовались в системах приточного воздуха и охлажденной воды в течение многих лет, поэтому проектировщики, операторы и подрядчики осведомлены о проектном замысле и цели сброса температуры системы. Что касается сброса температуры горячей воды, необходимо понимать, что существуют условия, при которых сброс температуры подачи горячей воды потребует дополнительного потока для удовлетворения нагрузки.В этом сценарии сброс горячей воды менее эффективен, поскольку дополнительная энергия насоса, необходимая для перемещения жидкости, стоит больше, чем энергетические выгоды, полученные от сброса температуры воды, поэтому этого условия следует избегать.

МИФ №4 — ПЕРВИЧНЫЕ СИСТЕМЫ С ПЕРЕМЕННЫМ ПОТОКОМ БОЛЕЕ СЛОЖНЫМИ

Системы горячего водоснабжения обычно известны тем, что используют системы первичного и вторичного контура, что стало нормой, поскольку котлы без конденсации не могут обрабатывать переменный поток для поддержания температуры обратной воды горячей воды выше условий конденсации.В первично-вторичных системах первичный поток поддерживается как постоянный расход, который удерживает возвратную воду от потенциально возможной конденсации дымовых газов.

Что касается аргумента о том, что системы с переменным расходом в первичной системе более сложны, существует множество установок, которые демонстрируют, что системы первичной и вторичной обмотки столь же сложны. Например, установки, в которых в общей трубе установлен обратный клапан. Обратный клапан обычно используется в качестве постпроектного решения в системе, которая испытывает трудности с подачей горячей воды в систему, где скорость потока первичного или котлового контура меньше, чем во вторичном контуре или распределительном контуре.Это условие создает перемешивание и обеспечивает температуру горячей воды ниже, чем в котлах. Это исключает свободный двунаправленный поток в общем трубопроводе, что является основной задачей системы первичного и вторичного контуров.

На самом деле первичные системы с переменным расходом проще, чем первичные и вторичные системы, поскольку для первичных систем с переменным расходом требуется только один набор насосов для обработки всего в системе. Кроме того, отсутствует смешивание из-за двух гидравлически разделенных контуров перекачки и требуется меньше оборудования, поэтому требуется меньше устройств для управления.В первичных системах с переменным расходом есть три элемента, которые необходимо решить для правильной работы системы. Первый элемент — это расходомер, который может измерять расход воды в распределительную систему. Во многих проектах это обычная практика для измерения и проверки или для владельцев, которые заинтересованы в отслеживании энергопотребления, поэтому это может быть уже частью конструкции. Второй элемент — это байпас минимального расхода с модулирующим двухходовым клапаном регулирования температуры, который является одним и тем же регулирующим клапаном на всех нагревательных змеевиках в системе.Эти два элемента работают параллельно друг с другом, поскольку расходомер обеспечивает минимальный поток в котлы и / или насосы всегда поддерживается, защищая оборудование. Многие конденсационные котлы имеют требования к очень низкому или нулевому минимальному расходу, но уточните это у производителя, поскольку чем ниже минимальный расход, тем меньше будет происходить байпас.

После определения минимального расхода логика управления байпасом минимального потока должна модулировать двухходовой регулирующий клапан для обеспечения минимального расхода котла или насоса, который обходит систему и возвращается к котлам и насосам. как показано на рисунке 1.Концепция байпаса с минимальным потоком обычно используется в современных конструкциях систем и очень похожа на трехходовые клапаны в системах с постоянным объемом, которые снижают скорость потока через змеевик, когда пространство находится в уменьшенной емкости, тем самым обходя избыточный поток вокруг змеевика и поддерживая постоянный расход в змеевике.

Третий элемент, который требуется в первичной системе с переменным расходом, — это еще один двухходовой клапан регулирования температуры на каждом котле, когда несколько котлов работают параллельно.Этот регулирующий клапан представляет собой двухпозиционный запорный регулирующий клапан, который остается закрытым, когда котел выключен, и открывается, когда котел включен. Как и элементы управления сбросом горячей воды, встроенные в большинство конденсационных котлов, это также обычно функция, которую элементы управления котлом могут выполнять по желанию проектировщика. Регулирующий клапан предназначен для предотвращения протекания потока через котел, когда котел выключен, что приводит к перепусканию и смешиванию с пониженными температурами подачи горячей воды. Исходя из этих трех пунктов, как описано, нет никаких дополнительных компонентов, необходимых для первичной системы с переменным расходом.Точно так же все эти элементы обычно уже используются в системе в той или иной форме, либо для управления змеевиком, либо для измерения расхода в системе, что ограничивает потребность в понимании новых алгоритмов управления или специальных последовательностей.

Рис. 1. Логика управления байпасом минимального расхода в системе с переменным расходом в первичном контуре.

МИФ № 5 — ОБРАТНЫЙ ВОЗВРАТ ПОМОГАЕТ БАЛАНСИРОВАТЬ

Трубопроводные распределительные системы, по которым вода подается к змеевикам системы отопления, спроектированы с использованием одной из двух стратегий: прямой или обратный возврат.Системы с прямым возвратом работают по принципу, согласно которому первый змеевик в распределительном тракте, ближайший к котельной, также будет первым змеевиком, возвращающим воду в котельную. Из-за этого распределение трубопроводов и соответствующее падение давления для этого змеевика обычно намного меньше, чем у последнего змеевика в распределительной сети. В результате, если поток к змеевику не сбалансирован должным образом, чтобы иметь перепад давления, который эффективно соответствует другим контурам змеевика, большая часть потока системы пойдет по пути наименьшего сопротивления, переполняя более близкие змеевики и ограничивая катушки в конце цепи трубопровода.

Обратный возврат — это концепция, разработанная для решения проблемы с системами прямого возврата. В конфигурации с обратным возвратом первый змеевик, принимающий воду из центральной установки, спроектирован так, чтобы быть последним змеевиком, возвращающим воду в центральную установку. Теоретически это уравнивает расстояние, на которое перекачивается вода при распределении в трубопроводной сети, и пытается создать относительно равный перепад давления для каждого контура змеевика. На рисунке 2 показан пример прямого возврата по сравнению с системой обратного возврата для системы распределения.

Рис. 2: Прямой возврат по сравнению с конфигурацией трубопровода с обратным возвратом.

Конфигурация трубопровода обратного возврата предполагает, что балансировка может быть значительно уменьшена или устранена. К сожалению, это не так хорошо работает в теории, поскольку каждый контур змеевика имеет разные размеры труб с разным расходом и разным перепадом давления воды на каждом змеевике. Для типичной системы, состоящей из нескольких змеевиков вентиляционной установки с высокими расходами и труб большого диаметра, смешанных с змеевиками повторного нагрева VAV-боксов и нагревательными змеевиками оконечных устройств с меньшими размерами труб, каждый контур будет совершенно другим, поэтому все равно потребуется балансировка.Следовательно, обратный возврат не решает проблемы, для устранения которой он предназначен. Еще один недостаток системы трубопроводов с обратным возвратом состоит в том, что проектировщику требуется вдвое больше времени на проектирование, поскольку оба контура различны и их размер должен определяться в зависимости от расхода в трубе в любой заданной точке системы.

Один недостаток, который обычно называют обеими системами, — их ограниченное расширение. В зависимости от метода выбора размера трубы, рекомендованного проектировщиком, эти системы могут не иметь возможности расширения или иметь очень небольшую ее способность.На самом деле размер труб определяет способность к расширению, а не тот факт, что используется конфигурация трубопроводов с прямым или обратным возвратом. Дополнительный аргумент, который обычно приводят в отношении обратного возврата, заключается в том, что существуют условия, при которых обратный возврат не более сложно сделать из схемы трубопроводов. Например, как показано на Рисунке 3, в здании есть шахта для трубопровода в середине здания, и трубопровод может быть проложен в обратном направлении вокруг пола. Эта конфигурация была бы единственным потенциально рекомендуемым условием для использования обратного возврата на распределительном трубопроводе, поскольку дополнительных трубопроводов не требуется.Несмотря на это, на размер всех трубопроводов по-прежнему уходит вдвое больше времени. Контуры трубопроводов не будут эквивалентными, поскольку все змеевики и скорости потока не одинаковы, и только пол будет обратным возвратом, если в шахте не используется третья вертикальная труба для создания полной системы обратного возврата, что увеличивает первоначальные затраты. Независимо от используемого метода, важно отметить, что балансировка всегда будет требоваться до некоторой степени.

Рис. 3. Конфигурация трубопровода обратного возврата на полу, где обратный возврат относительно прост в проектировании по сравнению с прямым возвратом.

Один случай, когда обратный возврат может потенциально окупиться, — это когда оборудование, скорость потока и размеры труб точно такие же, как в котельной, где имеется несколько блоков одинакового размера. Однако в этих условиях трубопровод обычно намного больше, чем в распределительной системе, и относительное соотношение этого оборудования настолько близко, что эквивалентная длина между отдельными устройствами незначительна. Таким образом, обратный возврат по-прежнему не дает значения и будет рекомендован только в том случае, если это можно сделать без добавления длины трубы или дополнительного проектного времени.

МИФ № 6 — ТЕМПЕРАТУРА ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ ВАЖНА ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНДЕНСАТОРНЫХ КОТЛОВ

Температура подачи горячей воды является частью уравнения при определении размеров нагревательного змеевика, но не является определяющей точкой при определении эффективности котла. Как упоминалось ранее, эффективность котла определяется температурой обратной линии горячей воды, поскольку количество конденсации, возникающей в теплообменнике, зависит от температуры воды по сравнению с температурой дымовых газов.Температура подачи горячей воды почти всегда будет выше точки конденсации дымовых газов, тогда как возвратная вода — это жидкость, которая вступает в первый контакт с дымовыми газами, охлаждая их до температуры ниже точки росы дымовых газов, вызывая конденсацию и восстановление скрытая теплота влаги в дымовых газах, которая обеспечивает повышение эффективности, как показано на рисунке 4. Кроме того, рисунок 5 доказывает, что температура подачи горячей воды не влияет на эффективность, поскольку температура подачи горячей воды нигде не отображается на диаграмме эффективности. поскольку температура обратной горячей воды определяет КПД на основе скорости обжига бойлера, демонстрируя, что чем ниже температура обратной воды, тем выше эффективность, которую может реализовать система

Рис. 4: Температура обратной линии горячей воды в конденсационный котел определяет эффективность котла, поскольку вода является первой точкой контакта с дымовыми газами, и при более низких температурах воды происходит конденсация.

Рис. 5: Зависимость КПД котла от температуры обратной линии горячей воды.

МИФ № 7 — КОНДЕНСАТОРНЫЕ КОТЛЫ ТРУДНО ОБСЛУЖИВАТЬ И ТРЕБУЮТ БОЛЕЕ ЧАСТОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Конденсационные котлы не требуют большего обслуживания или ремонта по сравнению со стандартным котлом и теплообменником. Конденсационный котел состоит из теплообменника из нержавеющей стали или алюминия, который обеспечивает большую устойчивость к изменению температуры воды по сравнению со стандартным котлом без конденсации, где рабочие температуры, особенно температура обратной воды, чрезвычайно важны.Теоретически, хотя это и не рекомендуется, конденсационному котлу следует уделять меньше внимания из-за его общей надежности. Конденсационный котел благодаря своей конструкции прослужит дольше, чем неконденсирующий. При правильном водно-химическом режиме и техническом обслуживании некоторые конденсационные котлы рассчитаны на более длительный срок службы, чем котлы без конденсации.

Одна область, которая требует большего внимания в конденсационном котле, — это отвод конденсата. Необходимо проверить, достаточно ли нейтрализующей среды для мощности котла.Набор для нейтрализации представляет собой нейтрализатор кислоты, который увеличивает pH конденсата до нейтрального состояния перед сливом в канализацию. Когда срок годности носителя истек, необходима его замена — задача, которую можно выполнить менее чем за пять минут.

Рис. 6: Пример средства нейтрализации конденсата.



Скорее всего, существует больше мифов о системах конденсационных котлов, но, как объяснялось, конденсационные котлы не сложнее спроектировать, установить или обслуживать по сравнению с неконденсирующими котлами.На самом деле, обратное верно для конденсационных котлов большой массы, которые, как правило, более надежны и требуют меньшего внимания. Системы могут быть спроектированы практически для любой температуры горячей воды и ∆T при условии, что змеевик может иметь размер, обеспечивающий соответствующую мощность при приемлемых перепадах давления воздуха и воды для поддержания эффективности системы. Точно так же сброс горячей воды снижает температуру возврата горячей воды, что является основным фактором эффективности системы, поскольку больше дымовых газов может конденсироваться с более низкими температурами возврата горячей воды.Наконец, первичные системы с переменным расходом и прямым возвратом следует рассматривать как новую парадигму, поскольку их конструкция более проста и сокращает время проектирования.

Источник: Кливер-Брукс

Реакция аминов с азотистой кислотой

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Первичные амины
  2. Вторичные амины
  3. Ариламины
    1. 2-арил-амины:
    2. 3-арил-амины:
    3. Участники

Азотистая кислота (\ (HNO_2 \) или \ (HNO_2 \) \) \ (HNO_2 \) \ реагирует с алифатическими аминами способом, который обеспечивает полезный тест для различения первичных, вторичных и третичных аминов.

  • 1 ° -амины + HONO (холодный кислотный раствор) \ (\ rightarrow \) Выделение газообразного азота из прозрачного раствора
  • 2 ° -амины + HONO (холодный кислотный раствор) \ (\ rightarrow \) Нерастворимое масло ( N-нитрозамин)
  • 3 ° -амины + HONO (холодный кислотный раствор) \ (\ rightarrow \) Прозрачный раствор (образование соли аммония)

Азотистая кислота — это кислота Бренстеда средней силы (pK a = 3,3 ). Поскольку он нестабилен, его получают непосредственно перед использованием следующим образом:

В кислых условиях этой реакции все амины претерпевают обратимое солеобразование:

Это происходит с 3º-аминами, и соли обычно растворимы в воде.Реакции азотистой кислоты с 1 ° — и 2 ° — алифатическими аминами можно объяснить, рассматривая их поведение с катионом нитрозония, NO (+) , электрофильным компонентом, присутствующим в кислых растворах азотистой кислоты.

Первичные амины

Вторичные амины

Различное поведение 1º, 2 и 3º -алифатических аминов является поучительным вызовом для нашего понимания их химии, но не имеет большого значения как инструмент синтеза.Смеси продуктов S N 1 из 1º-аминов трудно контролировать, и перегруппировка обычна, когда задействованы разветвленные первичные алкильные группы. N-нитрозамины, образованные из 2º-аминов, являются канцерогенными и обычно не используются в качестве промежуточных продуктов для последующих реакций.

Ариламины

Реакции азотнокислых 1º-ариламинов генерируют относительно стабильные разновидности диазония, которые служат промежуточными продуктами для различных реакций ароматического замещения. Катионы диазония могут быть описаны участниками резонанса, как в формулах в квадратных скобках, показанных ниже.Левый участник является доминирующим, потому что он имеет большую связь. Потеря азота происходит медленнее, чем в алифатических 1º-аминах, потому что связь C-N сильнее, а арилкарбокатионы сравнительно нестабильны.

Водные растворы этих ионов диазония обладают достаточной стабильностью при температуре от 0 до 10 ° C, поэтому их можно использовать в качестве промежуточных продуктов в различных реакциях нуклеофильного замещения. Например, если вода является единственным нуклеофилом, доступным для реакции, фенолы образуются с хорошим выходом.

2º-Ариламины:

2º-Ариламины образуют производные N-нитрозамина при реакции с азотистой кислотой и, таким образом, ведут себя идентично их алифатическим аналогам.

3º-ариламины:

В зависимости от замещения в кольце 3º-ариламины могут подвергаться нитрозированию ароматического кольца в орто- или пара-позициях аминового заместителя. Катион нитрозония недостаточно электрофилен, чтобы реагировать с самим бензолом или даже с толуолом, но высокоактивированные ароматические кольца, такие как амины и фенолы, способны к замещению.Конечно, скорость реакции NO (+) непосредственно на азоте выше, чем скорость замещения кольца, как показано в предыдущем примере. После нитрозирования активирующий характер аминного азота значительно снижается; и производные N-нитрозоанилина или любые производные амида не подвергаются нитрозированию кольца.

Поршни двигателя внутреннего сгорания — x-engineer.org

Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания.Основная функция поршня — преобразовывать давление, создаваемое горящей топливовоздушной смесью, в силу, действующую на коленчатый вал. Легковые автомобили имеют поршни из алюминиевого сплава, а грузовые автомобили также могут иметь поршни из стали и чугуна.

Поршень является частью коленчатого вала (также называемого кривошипно-шатунным механизмом ), который состоит из следующих компонентов:

  • поршень
  • поршневые кольца
  • шатун
  • коленчатый вал

Изображение: Привод коленчатого вала двигателя (кривошипно-шатунный механизм) Предоставлено: Rheinmetall

Поршень также выполняет второстепенные функции двигателя :

  • способствует рассеиванию тепла , образующемуся при сгорании
  • обеспечивает герметичность камеры сгорания, предотвращает утечки газа из нее и проникновение масла в камеру сгорания
  • направляет движение шатуна
  • обеспечивает непрерывную смену газов в камере сгорания
  • создает переменного объема в камере сгорания

Изображение: поршни Kolbenschmidt
Кредит: Kolbenschmidt

Форма поршня в основном зависит от типа двигателя внутреннего сгорания.Поршни бензиновых двигателей обычно легче и короче по сравнению с поршнями дизельных двигателей. Геометрия поршня имеет множество тонкостей из-за сложности его рабочей среды, но основными частями поршня являются:

  • поршень головка , также называемая верхняя часть или головка : верхняя часть поршня который вступает в контакт с давлением газа в камере сгорания
  • кольцевой ремень : верхняя средняя часть поршня, когда поршневые кольца расположены
  • выступ штифта : нижняя средняя часть поршня который содержит поршневой палец
  • юбка поршня : область под кольцевым ремнем

Изображение: оси поршневого пальца и юбки

Изображение: Основные части поршня
Кредит: [3]

где:

  1. верх поршня
  2. верхняя фаска
  3. кольцевой ремень
  4. распорки
  5. стопорный зажим штифта
  6. выступ штифта
  7. pis штифт
  8. поршневые кольца
  9. юбка поршня

Поршень соединен с шатуном через поршневой палец (7).Штифт позволяет поршню вращаться вокруг оси штифта. Штифт удерживается в поршне с помощью фиксатора пальца (5).

После днища поршня доходит до кольцевого ремня (также называемого кольцевой зоной) (3). Большинство поршней имеют три кольцевых канавки, в которые устанавливаются поршневые кольца. Верхнее кольцо называется компрессионным кольцом , среднее — скребковым кольцом , а нижнее кольцо масляным регулировочным кольцом . Компрессионное кольцо должно герметизировать камеру сгорания, чтобы предотвратить утечку внутренних газов в блок двигателя.Маслоуправляющее кольцо соскребает масло со стенок цилиндра, когда поршень находится на рабочем или выпускном такте. Среднее кольцо выполняет комбинированную функцию обеспечения сжатия в цилиндре и удаления излишков масла со стенок цилиндра.

Юбка поршня (8) удерживает поршень в равновесии внутри цилиндра. Обычно он покрывается материалом с низким коэффициентом трения, чтобы уменьшить потери на трение. В отверстии для пальца или втулки (6) поршня находится поршневой палец (7), который соединяет поршень с шатуном.

Геометрические характеристики поршня

Поршни должны правильно работать в широком диапазоне температур, от -30 ° C до 300-400 ° C. В то же время он должен быть достаточно легким, чтобы иметь низкую инерцию и обеспечивать высокие обороты двигателя. Ниже представлена ​​пара геометрических характеристик поршня.

Овальность поршня

Из-за процесса сгорания температура внутри цилиндров двигателя достигает сотен градусов Цельсия.Поршень является одним из основных компонентов, который поглощает часть выделяемого тепла и отводит его в моторное масло. Поскольку ось поршневого пальца содержит больше материала, чем ось юбки, тепловое расширение вдоль оси пальца немного выше, чем тепловое расширение вдоль оси юбки. По этой причине поршень имеет овальную форму, диаметр по оси пальца на 0,3-0,8% меньше диаметра по оси юбки [6].

Изображение: Овальность поршня

Коническая форма поршня

Форма поршня не идеальна для цилиндра.При низкой температуре зазор между поршнем и цилиндром двигателя больше по сравнению с высокими температурами. Кроме того, зазор не является постоянным по длине поршня, он меньше вокруг верхней части поршня по сравнению с областью юбки поршня. Это необходимо для большего теплового расширения головки поршня, поскольку она содержит больший объем металла.

Изображение: Зазор поршня (коническая форма)

Изображение: Тепловое расширение поршня (если цилиндрическая форма)

Смещение поршневого пальца

Поршень перемещается на 3 градуса внутри цилиндра свободы, 1 первичный и 2 вторичных:

  • по вертикальной оси цилиндра, между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ) (основная, ось Y)
  • вокруг Ось пальца (вторичная, угол α)
  • вдоль оси юбки (вторичная, ось x)

Первичное движение создает крутящий момент на коленчатом валу, это желательно с механической точки зрения.Вторичные движения происходят из-за комбинации нескольких факторов: двунаправленного движения шатуна и зазора между поршнем и цилиндром. Оба вторичных движения вызывают трение о стенки цилиндра, а также шум, вибрацию (удар поршня).

Изображение: Осевое усилие поршня и смещение пальца

Когда коленчатый вал вращается по часовой стрелке, левая сторона цилиндра называется осевой стороной (TS) , а противоположная сторона называется противодействующей стороной (ATS). .Удары поршня могут происходить с обеих сторон цилиндра. Удар поршня возбуждает блок цилиндров и проявляется в виде поверхностных вибраций, которые в конечном итоге излучаются в виде шума в непосредственной близости от двигателя [9]. Еще одно неудобство заключается в том, что когда поршень движется через ВМТ и ВТС, на коленчатый вал создается повышенная нагрузка, поскольку поршень совмещен с центром вращения коленчатого вала.

Смещение поршневого пальца — это несоосность между центром отверстия поршневого пальца и центром коленчатого вала.За счет этого в конструкции улучшаются шумовые характеристики двигателя из-за ударов поршня в ВМТ. Это основная проблема NVH (шумовая вибрация и резкость) для инженеров-технологов, которые хотят устранить тревожные шумы везде, где они могут. Вторая причина — повышение мощности двигателя за счет уменьшения внутреннего трения в TS и ATS.

Смещение пальца снижает механическое напряжение, возникающее в соединительной штанге, когда она достигает ВМТ или НМТ, потому что шатун не должен толкать поршень в противоположном направлении в конце хода.Это смещение заставляет стержень перемещаться по дуге в ВМТ и НМТ.

Механические нагрузки на поршень

Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (ДВС) , который должен выдерживать наибольшие механические и термические нагрузки. Из-за поршня мощность ДВС ограничена. В случае очень высокой термической или механической нагрузки поршень выходит из строя в первую очередь (по сравнению с блоком цилиндров, клапанами, головкой блока цилиндров). Это связано с тем, что поршень должен быть компромиссом между массой и устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам.

Циклическое нагружение поршня из-за [6]:

  • сила газа от давления в цилиндре
  • сила инерции от колебательного движения поршня и
  • поперечная сила от опоры силы газа наклонным шатуном, а сила инерции колеблющегося шатуна

определяет механическую нагрузку .

Вертикальные силы, действующие на поршень, состоят из: сил давления, , создаваемых расширяющимися газами, и сил инерции, , создаваемых собственной массой поршня [10].

\ [F_ {p} = F_ {gas} + F_ {ineria} \]

Силы инерции намного меньше сил давления и имеют наибольшую интенсивность, когда поршень меняет направление, в ВМТ и НМТ.

Изображение: Напряжение поршня по Мизесу и механическая деформация
Авторы и права: [7]

Изображение: Вертикальные силы поршня, функция угла поворота коленчатого вала
Кредиты: [7]

Вышеуказанные силы поршня рассчитываются с использованием передовых методов анализа методом конечных элементов для алюминиевого поршня, используемого в легковых автомобилях с дизельным двигателем [7].

Процесс сгорания имеет разные характеристики для дизельного и бензинового ДВС. В дизельном двигателе пиковое давление газа при сгорании может достигать 150 — 160 бар. В бензиновом двигателе максимальное давление ниже 100 бар. Из-за более высокого давления поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие механические нагрузки.

Чтобы работать без сбоев в таких суровых условиях, поршни дизельных двигателей конструируются более тяжелыми, прочными и имеют большую массу.Недостатком является более высокая инерция, более высокие динамические силы, поэтому максимальная частота вращения двигателя ниже. Одна из причин, по которой дизельные двигатели имеют более низкую максимальную скорость (около 4500 об / мин) по сравнению с бензиновыми двигателями (около 6500 об / мин), — это более тяжелые механические компоненты (поршни, шатуны, коленчатый вал и т. Д.).

Термические нагрузки на поршень

Головка поршня находится в прямом контакте с горящими газами внутри камеры сгорания, поэтому подвергается высоким термическим и механическим нагрузкам .В зависимости от типа двигателя (дизельный или бензиновый) и типа впрыска топлива (прямой или непрямой) головка поршня может быть плоской или содержать чашу .

Тепловая нагрузка от температуры газа в процессе сгорания также является циклической нагрузкой на поршень. Он действует в основном во время такта расширения на поршне со стороны камеры сгорания. В других тактах, в зависимости от принципа работы, тепловая нагрузка на поршень снижается, прерывается или даже имеет охлаждающий эффект во время газообмена.Как правило, передача тепла от горячих дымовых газов к поршню происходит в основном за счет конвекции, и лишь небольшая часть является результатом излучения.

Изображение: Рабочие температуры поршня
Предоставлено: [3]

Тепло, выделяемое при сгорании, частично поглощается поршнем. Большая часть тепла передается через площадь кольца поршня (около 70%). Юбка поршня отводит 25% тепла, а остальное передается на поршневой палец, шатун и масло.Более высокая частота вращения двигателя означает более высокую температуру поршня . Это происходит потому, что накопленное тепло не успевает рассеяться между двумя последовательными циклами сгорания. В то же время более высокая нагрузка на двигатель означает более высокую температуру поршня, потому что при этом сгорает больше воздушно-топливной смеси, которая выделяет больше тепла.

Изображение: Распределение температуры в поршне бензинового двигателя
Кредит: [6]

Изображение: Распределение температуры в поршне дизельного двигателя с каналом охлаждения
Кредит: [6]

Изображение: Тепловая нагрузка поршня
Кредит: [7]

Что касается такта расширения, продолжительность действия тепловой нагрузки от сгорания очень мала.Следовательно, только очень небольшая часть составляющей массы поршня вблизи поверхности на стороне сгорания следует за циклическими колебаниями температуры. Таким образом, почти вся масса поршня достигает квазистатической температуры, которая, однако, может иметь значительные локальные изменения.

Охлаждение поршня

По мере увеличения удельной мощности в современных двигателях внутреннего сгорания поршни подвергаются возрастающим тепловым нагрузкам. Поэтому эффективное охлаждение поршня требуется чаще, чтобы обеспечить безопасность эксплуатации.

Изображение: 2009 Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) Головка поршня и масляная форсунка
Кредит: GM

Температуру поршня можно снизить за счет циркуляции масла в средней части поршня. Это может быть достигнуто с помощью маслоструйных устройств, установленных на блоке цилиндров, которые впрыскивают моторное масло через отверстие, когда поршень находится близко к нижней мертвой точке (НМТ).

Компания Tenneco Powertrain разработала новый стальной поршень для дизельных двигателей, который она спроектировала с «герметичной на весь срок службы» охлаждающей камерой в головной части, что позволяет поршням безопасно работать при температурах в головке более чем на 100 ° C выше действующих ограничений.

Изображение: технология охлаждения поршня EnviroKool
Кредит: Tenneco

Для формирования коронки EnviroKool внутри поршня с помощью сварки трением создается встроенный охлаждающий канал, который затем заполняется высокотемпературным маслом и инертным газом. Эта камера постоянно закрыта приварной заглушкой. Согласно Tenneco Powertrain, технология EnviroKool позволяет преодолеть температурные ограничения обычных открытых галерей, в которых в качестве теплоносителя используется смазочное масло.

Типы поршней

Геометрия поршня ограничена из-за кубатуры ДВС. Поэтому основной способ повышения механического и термического сопротивления поршня — увеличение его массы. Это не рекомендуется, потому что поршень с большой массой имеет большую инерцию, которая преобразуется в высокие динамические силы, особенно при высоких оборотах двигателя. Сопротивление поршня можно улучшить за счет оптимизации геометрии, но всегда будет компромисс между массой, механическим и термическим сопротивлением.

На первый взгляд поршень кажется простым компонентом, но его геометрия довольно сложна:

Изображение: Техническое описание дизельного поршня
Кредит: Kolbenschmidt

Изображение: Техническое описание бензинового поршня
Кредит: Kolbenschmidt

Условные обозначения:

  1. Диаметр чаши
  2. днище поршня
  3. камера сгорания (чаша)
  4. кромка днища поршня
  5. верхняя поверхность поршня
  6. канавка компрессионного кольца
  7. посадочная площадка кольца
  8. основание канавки
  9. углубление под кольцо
  10. стороны канавки
  11. канавка маслосъемного кольца
  12. отверстие возврата масла
  13. выступ поршневого пальца
  14. расстояние до канавки
  15. канавка для стопорного кольца
  16. расстояние до ступицы поршня
  17. расстояние до ступицы поршня
  18. ступенчатая кромка
  19. Диаметр поршня 90 ° C относительно отверстия 90 под поршневой палец 069
  20. отверстие поршневого пальца
  21. глубина чаши
  22. юбка
  23. зона кольца
  24. высота сжатия поршня
  25. длина поршня
  26. канал маслоохладителя
  27. опора кольца
  28. втулка болта
  29. окно измерения диаметра
  30. выпуклость короны

Как видите, между дизельными и бензиновыми поршнями есть существенные различия.

Поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие давления и температуры, поэтому они больше, крупнее и тяжелее. Они могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов, стали или их комбинации. Поршень дизеля содержит часть камеры сгорания в головке поршня. Из-за формы поперечного сечения головки поршня поршень дизельного двигателя также называют поршнем с головкой омега.

Поршни бензиновых двигателей легче и предназначены для более высоких оборотов двигателя.Они изготавливаются из алюминиевых сплавов и обычно имеют плоскую головку. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (DI) имеют специальные головки, позволяющие направлять поток топлива качающимся движением.

Ниже вы можете увидеть несколько изображений дизельных и бензиновых (бензиновых) двигателей в высоком разрешении.

Изображение: LS9 6.2L V-8 SC поршень (алюминий, бензин / бензиновый двигатель с непрямым впрыском)
Кредит: GM

Изображение: Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) поршень (алюминий, бензиновый / бензиновый двигатель с прямым впрыском)
Кредит: GM

Изображение: Поршень дизельного двигателя автомобиля с кольцами (алюминий, дизель)
Кредит: Kolbenschmidt

Изображение: Поршень из моностали (сталь, дизель) )
Кредит: Tenneco

Материалы поршней

Большинство поршней для автомобильной промышленности изготавливаются из алюминиевых сплавов .Это потому, что алюминий легкий, обладает достаточной механической прочностью и хорошей теплопроводностью. Существуют тяжелые машины, коммерческие автомобили, в которых используются поршни из стали , которые более устойчивы к более высоким давлениям и температурам в камере сгорания.

Алюминиевые поршни изготавливаются из литых или кованых жаропрочных алюминиево-кремниевых сплавов. Есть три основных типа алюминиевых поршневых сплавов. Стандартный поршневой сплав представляет собой эвтектический сплав Al-12% Si, содержащий дополнительно ок.По 1% каждого из Cu, Ni и Mg [3].

Основными алюминиевыми сплавами для поршней являются [3]:

  • эвтектический сплав (AlSi12CuMgNi): литой или кованый
  • заэвтектический сплав (AlSi18CuMgNi): литой или кованый
  • специальный эвтектический сплав (AlSi12Cu4Ni2Mg) алюминиевый сплав имеет более низкую прочность, чем чугун, поэтому необходимо использовать более толстые секции, поэтому не все преимущества легкого веса этого материала реализуются. Кроме того, из-за более высокого коэффициента теплового расширения алюминиевые поршни должны иметь больший рабочий зазор.С другой стороны, теплопроводность алюминия примерно в три раза выше, чем у железа. Это, вместе с большей толщиной используемых секций, позволяет алюминиевым поршням работать при температурах примерно на 200 ° C ниже, чем чугунные [8].

    В некоторых случаях прочность и износостойкость поршней из алюминиевого сплава недостаточны для удовлетворения требований по нагрузке, поэтому используются черные материалы (например, чугун, сталь). Существует несколько методов использования черных металлов в производстве поршней:

    • в качестве местного армирования, вставок из черных металлов (т.е.g., опоры колец)
    • в виде удлиненных частей композитных поршней (например, днища поршня, болтов)
    • поршней, полностью изготовленных из чугуна или кованой стали

    Изображение: композитный поршень для тяжелого двигателя — поперечное сечение
    Кредит: [8]

    Изображение: Поршень композитной конструкции для судовых дизельных двигателей
    Кредит: Warstila

    В поршнях и поршнях используются два типа черных металлов компоненты [6]:

    • чугун :
      • аустенитный чугун для держателей колец
      • чугун с шаровидным графитом для поршней и юбок поршней
    • Сталь
      • хромомолибденовый сплав (42CrMo4)
      • Хром-молибден-никелевый сплав (34CrNiMo6)
      • Молибден-ванадиевый сплав (38MnVS6)

    Чугун обычно имеют содержание углерода> 2%.Поршни высоконагруженных дизельных двигателей и другие высоконагруженные компоненты двигателей и конструкции машин преимущественно изготавливаются из сферолитического чугуна M-S70. Этот материал используется, например, для изготовления цельных поршней и юбок поршней в композитных поршнях [6].

    Сплавы железа, обозначенные как стали, обычно имеют содержание углерода менее 2%. При нагревании они полностью превращаются в ковкий (пригодный для ковки) аустенит. Поэтому сплавы железа отлично подходят для горячей штамповки, такой как прокатка или ковка.

    Поршневые технологии

    Существует несколько передовых поршневых технологий, каждая из которых имеет целью увеличить механическое и / или термическое сопротивление, снизить коэффициент трения или общую массу (сохраняя в то же время механические и термические свойства).

    Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых на заводе Kolbenschmidt , каждый с уникальными технологиями.

    18 Изображение: Поршень бензинового двигателя в облегченной конструкции LiteKS® с держателем кольца
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Поршень дизеля с охлаждающим каналом, втулкой болта и держателем кольца
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Шарнирно-сочлененный поршень дизеля с кованной верхней стальной частью и алюминиевой юбкой
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Литые держатели колец из чугуна многократно увеличивают долговечность первой кольцевой канавки дизельных поршней.Kolbenschmidt является лидером в разработке соединения Alfin с держателем кольца
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Канавки под кольцо с твердым анодированием предотвращают износ и микросварку поршней для бензиновых двигателей
    Кредит: Kolbenschmidt

    Поршни KS Kolbenschmidt имеют специальное покрытие LofriKS®, NanofriKS® или графит на юбке поршня. Они уменьшают трение внутри двигателя и обеспечивают хорошие характеристики при аварийной работе. Покрытия LofriKS® также используются по акустическим причинам.Их использование сводит к минимуму шумы от хлопка поршня. NanofriKS® является дальнейшим развитием испытанного и испытанного покрытия LofriKS® и дополнительно содержит наночастицы оксида титана для повышения износостойкости и долговечности покрытия.
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Юбки поршней с железным покрытием (Ferrocoat ®) гарантируют надежную работу при использовании в алюминиево-кремниевых поверхностях цилиндров (Alusil®).
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Отверстия поршневого пальца специальной формы (Hi-SpeKS®) повышают динамическую нагрузочную способность станины поршневого пальца, тем самым увеличивая долговечность поршня
    Кредит: Kolbenschmidt

    Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых компанией Tenneco Powertrain (ранее Federal Mogul) , каждый из которых отличается уникальными технологиями.

    Изображение: Поршень Elastothermic® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств)

    Характеристики: поршень с охлаждением по каналу
    улучшает мощность и расход топлива в бензиновых двигателях уменьшенного размера. около 30 ° C.
    — снижение температуры первой кольцевой канавки примерно на 50 ° C, что приводит к уменьшению отложений нагара и износа канавок и колец для увеличения срока службы. зажигание

    Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

    Изображение: Алюминиевые поршни дизельного двигателя

    Характеристики:
    — оптимизированное расположение каналов для максимального охлаждения может привести к снижению температуры обода барабана до 10%
    — улучшенная боковая забивка методы значительно улучшают конструктивную устойчивость (даже при тонкостенных конструкциях)
    — реструктуризация обода камеры сгорания и дно стакана могут увеличить усталостный ресурс до 100%.

    Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

    Изображение: Поршни для дизельных двигателей из моностали (стальные поршни для дизельных автомобилей большой грузоподъемности или промышленного применения)

    Поршень Monosteel® обеспечивает прочность и охлаждение, чтобы удовлетворить самые жесткие требования к двигателям на рынках тяжелых и промышленных двигателей, включая новое поколение давлений срабатывания двигателя, необходимых для дорожных правил Евро VI и выше.

    Прочная конструкция, состоящая из сварных с помощью инерционной сварки кованых стальных секций, образующих большие охлаждающие галереи, позволяет поршням Monosteel выдерживать возрастающие механические нагрузки. Эволюция Monosteel включает в себя последние разработки для промышленных двигателей с большим диаметром цилиндра, а также использование тонкостенных легких поковок и отливок для дизельных двигателей легковых автомобилей.

    Основные характеристики продукта:
    — большая закрытая структурная галерея с превосходным охлаждением обода чаши и кольцевой канавки, уменьшающим деформацию канавки и улучшающим контроль масла и газового уплотнения
    — профилированное отверстие под палец без втулки
    — юбка по всей длине для стабильного поршня динамика, снижение риска кавитации гильзы и улучшение кольцевого уплотнения.
    — процесс обеспечивает гибкость материала с возможностью выбора материала коронки для уменьшения коррозии или окисления и / или выбора материала юбки для повышения технологичности.

    Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

    Изображение: Поршни с покрытием EcoTough® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких или тяжелых автомобилей)

    Поршень с покрытием EcoTough® обеспечивает важные преимущества, которые помогают удовлетворить потребности клиентов в более эффективные конструкции двигателей, в том числе сниженный расход топлива и выбросы CO 2 . Он сочетает в себе низкий износ и низкое трение в одном применении и снижает расход топлива на 0,8% по сравнению с обычными покрытиями поршней.

    Ключевые преимущества:
    — совместима с существующей и усовершенствованной отделкой внутренних отверстий цилиндров и может быть беспрепятственно внедрена в серийное производство двигателей в качестве рабочих изменений
    — состав обеспечивает большую толщину, чем поршни с обычными покрытиями, обеспечивая дополнительную защиту
    — соответствует строгим экологическим стандартам ; не содержит токсичных растворителей.
    — запатентованное усовершенствованное покрытие юбки поршня с твердыми смазочными материалами и армированием углеродными волокнами, специально разработанное для тяжелых бензиновых условий.
    — Снижение трения в силовом цилиндре (поршень + кольца) на 10% по сравнению сстандартные покрытия, повышение экономии топлива до 0,4% / CO 2 сокращение в европейских испытаниях ездового цикла
    — снижение износа на 40% по сравнению со стандартными бензиновыми покрытиями, повышенная надежность в современных бензиновых двигателях с наддувом DI
    — EcoTough® — это запатентованное покрытие FM

    Предоставлено: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

    Изображение: Поршень DuraBowl® (алюминиевый поршень для дизельных легких или тяжелых автомобилей)

    Усиление поршня DuraBowl® Особенности частичного переплавления кромки чаши :
    — Исключительное улучшение структуры алюминиевого материала, созданное локализованным переплавлением с использованием технологии TIG.
    — Повышенная долговечность двигателей с высокой удельной мощностью до 4 раз по сравнению с поршнями без переплавки барабана.Допускает форму камеры сгорания, подвергающуюся высоким нагрузкам.
    — Процесс FM DuraBowl® расширяет пределы алюминиевых поршней в наиболее сложных условиях за счет увеличения усталостной прочности (циклов) поршня

    Авторы и права: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

    Изображение: Elastoval II сверхлегкие поршни (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств)

    Технология бензиновых поршней Avanced Elastoval® II основана на:
    — глубоких карманах под коронкой
    — наклонных боковых панелях
    — облегченной конструкции опоры пальца
    — тонких стенках 2.5 мм
    — оптимизированная площадь юбки и гибкость
    — высокоэффективный сплав FM S2N

    Характеристики и преимущества включают:
    — снижение веса на 15% по сравнению с бензиновыми поршнями предыдущего поколения
    — обеспечивает удельную мощность до 100 кВт / л
    — оптимизировано характеристики шума и трения
    Совместимость с опцией держателя альфинового кольца для увеличения пикового давления в цилиндре и устойчивости к детонации

    Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

    Часто задаваемые вопросы о поршнях

    Для чего используются поршни?

    Поршни используются в двигателях внутреннего сгорания для передачи усилия на шатун и коленчатый вал, создавая крутящий момент двигателя.Поршни преобразуют давление газа из камеры сгорания в механическую силу.

    Что такое поршень и как он работает?

    Поршень — это компонент двигателя внутреннего сгорания, сделанный из алюминия или стали, используемый для преобразования давления газа из камеры сгорания в механическую силу, передаваемую на шатун и коленчатый вал.

    Из чего сделан поршень?

    Поршень может быть изготовлен из цветных металлов, алюминия (Al) или черных металлов, например, чугун или сталь .

    Какие бывают два типа поршневых колец?

    Два типа поршневых колец: компрессионных колец и масляных колец.

    Какие два основных типа поршневых двигателей?

    Двумя основными типами поршневых двигателей являются: дизельных, поршневых двигателей и бензиновых (бензиновых) поршневых двигателей. Функция материала, два основных типа поршня: алюминиевый поршень и стальной поршень .

    Каков срок службы поршней?

    Поршень должен служить в течение всего срока службы автомобиля, если условия эксплуатации являются номинальными (нормальная смазка, регулярное обслуживание двигателя, отсутствие чрезмерной нагрузки, отсутствие чрезмерной температуры). В нормальных условиях эксплуатации поршень должен прослужить не менее 300000 км до 500000 км и более.

    Что вызывает отверстия в поршнях?

    Обычно аномально высокие температуры вызывают плавление поршней, или детонация двигателя может вызвать трещины в поршнях.Неисправные форсунки могут подавать чрезмерное количество топлива в цилиндры, что может вызвать аномально высокую температуру сгорания и частично оплавить поршни.

    Как узнать, повреждены ли поршни?

    Если поршень поврежден, наиболее вероятными симптомами являются: потеря мощности из-за потери сжатия, чрезмерный дым в выхлопе или необычный шум двигателя.

    Можно ли починить сломанный поршень?

    Сломанный поршень не подлежит ремонту, его необходимо заменить.Поршень имеет очень жесткие геометрические допуски, которые, скорее всего, не будут соблюдены после ремонта. Кроме того, их механические и термические свойства будут изменены после ремонта, что приведет к дальнейшим повреждениям. Сломанный поршень может вызвать серьезные повреждения блока цилиндров, шатуна, клапанов и т. Д. И должен быть немедленно заменен.

    Можно ли водить машину с неисправным поршнем?

    Вы можете ездить с плохим поршнем, но это не рекомендуется. Повреждение поршня может привести к значительному выходу из строя блока цилиндров, коленчатого вала, шатунов, клапанов и т. Д.Если не заменить поврежденный поршень, это может привести к полному отказу двигателя.

    Повредит ли мой двигатель удар поршня?

    Удар поршня повредит двигатель, оставьте без присмотра. Удар поршня в течение длительного времени приведет к повреждению гильзы цилиндра и самого поршня.

    Уходит ли поршень при нагревании?

    Поршень частично уходит, когда двигатель прогрет. Удар поршня вызван чрезмерным износом гильзы цилиндра или самого поршня.Когда двигатель нагревается, поршень имеет тепловое расширение, и зазор между поршнем и цилиндром уменьшается, что приводит к уменьшению ударов поршня.

    Могу ли я ехать с хлопком поршня?

    Можно ездить с хлопком поршня, но долго водить не рекомендуется. Удар поршня вызовет износ самого поршня и гильзы цилиндра. Удар поршня также может вызвать трещины в поршне, что может привести к полному отказу двигателя, если его оставить без присмотра.

    Что вызывает износ юбки поршня?

    Износ юбки поршня вызван недостаточной смазкой гильзы цилиндра маслом.В нормальном рабочем состоянии система смазки разбрызгивает масло на цилиндры, чтобы избежать прямого контакта между юбкой поршня и цилиндром. При неисправности системы смазки или недостаточном уровне масла на стенках цилиндра будет недостаточно масла, и юбка поршня будет значительно изнашиваться.

    Ссылки

    [1] Клаус Молленхауэр, Хельмут Чоеке, Справочник по дизельным двигателям, Springer, 2010.
    [2] Хироши Ямагата, Наука и технология материалов в автомобильных двигателях, Woodhead Publishing in Materials, Кембридж, Англия, 2005 .
    [3] The Aluminium Automotive Manual, European Aluminium Association, 2011.
    [4] Heisler, Heinz, Vehicle and Engine Technology, Society of Automotive Engineers, 1999.
    [5] QinZhaoju et al., Поршневая термомеханическая муфта дизельного двигателя моделирование и многопрофильная оптимизация проектирования, Примеры в теплотехнике, Том 15, ноябрь 2019 г.
    [6] Испытания поршней и двигателей, Mahle GmbH, Штутгарт, 2012 г.
    [7] Скотт Кеннингли и Роман Моргенштерн, Тепловые и механические нагрузки в Область чаши сгорания легковых дизельных поршней из AlSiCuNiMg; Пересмотрено с акцентом на расширенный анализ методом конечных элементов и инструментальные методы тестирования двигателей, Federal Mogul Corporation, SAE Paper 2012-01-1330.
    [8] T.K. Гарретт и др., Автомобиль, 13-е издание, Баттерворт-Хайнеманн, 2001.
    [9] Н. Долатабади и др., Об идентификации событий удара поршня в двигателях внутреннего сгорания с использованием трибодинамического анализа, Механические системы и обработка сигналов, Том 58 –59, июнь 2015 г., страницы 308-324, Elsevier, 2014.
    [10] Клаус Молленхауэр и Гельмут Чоеке, Справочник по дизельным двигателям, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.

    По любым вопросам, наблюдениям и запросам по этой статье , используйте форму комментария ниже.

    Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

    19 желтых драгоценных камней (с 9 лучшими камнями для колец!)

    IGS может получать комиссию за привлечение клиентов от компаний, перечисленных на этой странице. Учить больше. От ярких солнечных цветов до глубоких золотистых оттенков — желтые драгоценные камни теплые и манящие. Если вы ищете желтый драгоценный камень для своего следующего ювелирного проекта, вы найдете здесь то, что ищете.

    Узнайте о цвете и качестве желтых драгоценных камней, какие из них лучше всего подходят для использования в качестве камней для колец, а какие следует хранить в коллекции драгоценных камней.

    Никогда не угадаете, какой желтый камень украшает это колье. Этот канареечный турмалин весом 30 карат встречается крайне редко из-за своего цвета, размера и чистоты. Фактически, это самый крупный из известных канареечных турмалин такого качества! Колье из платины и зеленого золота с бриллиантами весом 19 карат. Дизайн Эдди Сакамото. Изображение Дэйва Круза. Фотография. Фото любезно предоставлено Шелли Сержент, «Где-то в коллекции Rainbow».

    Содержание:

    • Оценка цвета и качества желтых драгоценных камней
    • Желтые драгоценные камни Идеально подходят для повседневной носки
      • Цитрин и лимонный кварц
      • Бриллиант
      • Сапфир
      • Золотой берилл и гелиодор
      • Хризоберилл
      • Гранат
      • Турмалин
      • Нефрит
      • Данбурит
    • Желтые драгоценные камни для случайного ношения
      • Желтый топаз
      • Циркон
      • Золотой жемчуг Южного моря
      • Янтарь
      • Огненный опал
      • Скаполит
    • Sphene Sphene для коллекционеров
    • Сфалерит
    • Леграндит
    • Сера

Оценка цвета и качества желтых драгоценных камней

Геммологи оценивают цвет, учитывая оттенок, тон и насыщенность.Для желтых драгоценных камней основной оттенок должен быть желтым. Самые ценные камни имеют чисто желтый оттенок, но могут присутствовать и второстепенные оттенки. Для желтых камней второстепенными оттенками являются зеленый, оранжевый и / или коричневый. Зеленые второстепенные оттенки обычно нежелательны. Однако, если они незначительны, они могут добавить камню «неоновый» оттенок. Обычно предпочтительны второстепенные оранжевые оттенки. Например, популярные «золотые» цвета имеют легкие оранжевые оттенки. Коричневые цвета станут идеальным выбором для осеннего ювелирного проекта.

Яркий канареечно-желтый хризоберилл находится в центре звезды из бриллиантов и демантоидов. «Кулон Дженнифер» © Эрика Кортни. Используется с разрешения.

В отличие от большинства цветов, желтые оттенки достигают предела своей цветовой гаммы при относительно светлых тонах. Это означает, что жирный, насыщенный желтый цвет будет иметь оттенок или темноту около 20-30%. Тем не менее, очень светло-желтые тона могут показаться белыми камнями не по цвету.

Желтый сапфир огранки «принцесса» имеет очень насыщенный цвет.© CustomMade. Используется с разрешения.

Поскольку желтые драгоценные камни имеют более светлый оттенок, чем другие цветные камни, несовершенства драгоценного камня более заметны. Это означает, что более высокая степень чистоты более важна для желтых драгоценных камней по сравнению с другими цветными камнями. Особенно нежелательны крупные или темные включения, так как они оказывают наибольшее влияние на внешний вид драгоценного камня.

Если вы подбираете желтый драгоценный камень для обручального кольца или ювелирных украшений, подумайте о создании уникального украшения с помощью CustomMade.Их специалисты могут помочь вам найти камень высшего качества, и вы избежите низкого качества, которое предлагает большинство крупных розничных продавцов (например, этот сапфир с размытым цветом от Джеймса Аллена).

Желтые драгоценные камни идеально подходят для повседневной носки

Некоторые драгоценные камни просто прочнее других. Все эти желтые драгоценные камни имеют твердость по шкале Мооса не менее 6,5, что делает их очень устойчивыми к царапинам. Кроме того, эти драгоценные камни вряд ли сломаются при случайном падении или ударе о стол.Благодаря этому из них получаются отличные камни для колец и повседневных украшений.

Цитрин и лимонный кварц

Самый популярный желтый драгоценный камень — цитрин, современный ноябрьский камень. Это разновидность кварца от желтого до оранжевого или коричневого цвета, и из-за большого количества кварца в земной коре это недорогой вариант. Тем не менее, этот минерал является прочным ювелирным камнем. Хотя цитрины естественного цвета встречаются относительно редко, нагревание может превратить дымчатый кварц в яркий желто-оранжевый оттенок.Кроме того, сочетание облучения и термической обработки может превратить бесцветный кварц в яркий лимонный кварц.

Браслет в викторианском стиле с большим цитрином. © Парижская блоха Хэмпдена. Используется с разрешения.

Бриллиант

Что касается более дорогой стороны, желтые бриллианты могут быть фантастическими. Когда потребители думают об апрельском камне, они, вероятно, представляют себе бесцветный алмаз. Однако некоторые эксперты по драгоценным камням считают, что бриллиант — это желтый цвет. Фактически, шкала оценки цвета бесцветных алмазов GIA от D до Z оценивает эти камни по тому, насколько мало у них желтого оттенка! Содержание азота в кристалле углерода вызывает желтый цвет алмазов.Некоторые из этих драгоценных камней могут иметь яркие «канареечные» оттенки. Если вы любите желтые бриллианты, но хотите сэкономить, подумайте о драгоценных камнях, подвергнутых облучению или обработке под высоким давлением и высокой температурой (HPHT). Они полностью безопасны для ношения и дешевле, чем природный фантазийный желтый алмаз.

Это кольцо сочетает в себе причудливый ярко-желтый бриллиант с двумя белыми бриллиантами трапециевидной формы в единой современной оправе. © Aharoni Jewellery. Используется с разрешения.

Сапфир

У большинства людей сапфир ассоциируется с синим цветом, но сапфир может быть любого цвета, кроме красного.(Сапфир — это минеральный корунд, но любой красный корунд — это рубин). Желтые сапфиры намного дешевле, чем их голубые и розовые аналоги, но все же довольно привлекательны. Содержание железа в сапфире придает эти прекрасные желтые оттенки, а термическая обработка или облучение могут улучшить этот цвет. Хотя облученные желтые сапфиры могут выцветать на солнце, термообработка обеспечивает устойчивый цвет.

Глубина цвета этого медово-желтого сапфира 5 на 7 мм изумрудной огранки просто завораживает. Металлоконструкции, вдохновленные египетской архитектурой.© CustomMade. Используется с разрешения.

Золотой Берилл и Гелиодор

Гелиодор, или золотой берилл, является менее известным братом изумруда. Поскольку оба являются разновидностями минерального берилла, некоторые дилеры называют гелиодор «желтым изумрудом», но это неправильное название. Драгоценные камни золотого берилла могут быть очень насыщенными и яркими и часто имеют необычную огранку. Иногда они проходят лучевую терапию для улучшения цвета.

Этот гелиодор массой 5,73 карата имеет отличный цвет и является гораздо менее дорогим вариантом, чем желтый сапфир или алмаз.© Сокровищница Земли. Используется с разрешения.

Хризоберилл

Хризоберилл наиболее известен своей изменяющей цвет разновидностью александрита. Однако большинство хризобериллов имеет фантастические желтые оттенки. Не позволяйте александриту заслонять собой остальную часть этого прекрасного вида драгоценных камней! Эти драгоценные камни также довольно прочные, и из них получаются отличные ювелирные камни. Кроме того, в виде кабошонов они могут создавать потрясающий эффект кошачьего глаза. Хотя некоторые образцы кошачьих глаз облучаются для улучшения цвета, некоторые ограненные драгоценные камни хризоберилла подвергаются каким-либо улучшениям.

У этого хризоберилла массой 3,19 карата яркий кошачий глаз, а более темный оттенок драгоценного камня делает эффект еще более впечатляющим. Фото Донны Роудс. © D&J Rare Gems, Ltd. Используется с разрешения.

Гранат

Пожалуй, один из самых фантастических желтых драгоценных камней — гранат. Хотя большинству известен этот январский камень за его красновато-коричневые оттенки, он может иметь почти любой цвет радуги. Гессонит, разновидность граната гроссуляр, может быть желтого цвета. Гораздо более впечатляющим является топазолит, желтая разновидность граната андрадита.Этот драгоценный камень имеет более высокую дисперсию, чем алмаз, что вызывает разноцветный «огонь» в драгоценном камне. Однако топазолит встречается редко, и может потребоваться некоторое время, чтобы найти драгоценный камень, который вы ищете. Гранаты Мали образуются из смеси андрадита и гроссуляра, и эти красоты также обладают высокой дисперсностью и блеском.

Фотографии просто не могут передать такие огненные и блестящие камни, как этот малийский гранат. © Сокровищница Земли. Используется с разрешения.

Турмалин

Хотя турмалины встречаются практически во всех цветах радуги, желтые оттенки этого октябрьского камня встречаются очень редко.В результате желтые турмалины, которые вы найдете в продаже, часто содержат включения и могут иметь высокие цены. Желтый цвет турмалина обусловлен кристаллической структурой марганца. Двухцветный турмалин с желтыми оттенками, известный своими разноцветными камнями, — настоящая редкость.

Канарский турмалин массой 5,13 карата. «Эмили Энн Ринг» © Эрика Кортни. Используется с разрешения.

Джейд

Нефрит, который иногда называют загадочным драгоценным камнем, на самом деле может быть одним из двух минералов: нефритом или жадеитом.Любой минерал может быть желтым, но у них немного разные свойства. Всегда непрозрачный, нефрит бывает больших размеров и часто используется для резьбы по дереву. С другой стороны, жадеит известен своей прозрачностью и «цветным маслянистым» видом. Кусочки жадеита обычно меньше и намного дороже нефрита. Тем не менее, желтый жадеит никогда не достигает цены более известного зеленого жадеита. И нефрит, и жадеит невероятно прочные. Они могут выдержать удар молотком, не сломавшись.Фактически, нефрит может издавать прекрасные звуки при ударе и даже использовался в древних музыкальных инструментах! Однако большое количество нефрита относится к категории «В», обработанной кислотой и полимером. Это намного более хрупко.

Нефрит в этой подвеске с оттенками от зеленого до желтого и оранжевого — «Fei Cui». © Юл Б. Дизон Ювелирные изделия. В Facebook и Instagram. Используется с разрешения.

Данбурит

Яркие канареечные оттенки данбурита малоизвестны, но эти драгоценные камни могут иметь красивый цвет при правильной огранке.Хотя этот драгоценный камень чувствителен к нагреванию, он хорошо подойдет для украшений, в том числе для колец. Не особенно огненный, данбурит, тем не менее, может иметь отличный цвет и является доступным и необычным вариантом для украшений.

Ярко-желтый танзанийский данбурит весом 1,55 карата — отличный вариант для кольца. © Сокровищница Земли. Используется с разрешения.

Желтые драгоценные камни для повседневной носки

Некоторые камни мягкие, а другие несколько хрупкие. Если поместить их в кольцо и носить каждый день, со временем на этих драгоценных камнях образуются царапины или сколы, и они теряют свою красоту.Но это не значит, что вы не должны их носить! Вместо этого попробуйте эти желтые драгоценные камни в серьгах, подвесках и брошках. В таких украшениях меньше шансов сломаться. Если вы уверены, что используете один из этих драгоценных камней в кольце, защитная оправа поможет предотвратить повреждение.

Желтый топаз

Топаз, традиционный камень ноября, является отличным вариантом для украшений из желтых драгоценных камней. Обладая твердостью 8, этот камень устойчив к царапинам, но остается склонным к сколам.От желтого до персиково-оранжевого оттенка топаза также называют «драгоценный топаз». Хотя термическая обработка может улучшить цвет этих драгоценных камней, многие образцы желтого топаза имеют естественный цвет.

Кольцо с желтым топазом огранки сияющий 1,9 карата. © CustomMade. Используется с разрешения.

Циркон

Хотя этот декабрьский камень часто ассоциируется с синим, он может иметь почти любой цвет. Яркий блеск циркона делает его отличным заменителем алмаза. Желтые оттенки могут быть яркими и привлекательными, но часто являются результатом термической обработки.Несмотря на то, что циркон имеет достаточно высокую твердость, чтобы противостоять царапинам, он в некоторой степени хрупок и может скалываться. Торговые названия желтого циркона включают «Melichrysos», а для бледно-желтого — «жаргон» или «жаргон».

Этот 3-каратный циркон, имеющий оранжево-желтый медовый оттенок, обладает великолепным цветом и ослепительным блеском. © Галечный росток. Используется с разрешения.

Золотой жемчуг Южных морей

Золотистый жемчуг Южных морей с красивой атласной поверхностью вырастает в большие размеры. Типичный размер жемчуга составляет около 13 мм (в отличие от среднего размера у Акойи 6 или 7 мм), это одни из самых крупных жемчужин.Однако они также довольно редки и дороги. К счастью, была разработана специальная технология термообработки, чтобы сделать эти красоты более доступными, и хорошо подобранные пряди золотого жемчуга Южного моря стали намного доступнее, чем когда-то.

При размере 14 мм это не маленькая жемчужина! Эта золотая жемчужина Южных морей, имеющая ровный цвет и симметричную форму, является редким и ценным драгоценным камнем. © J. Grahl Design. Используется с разрешения.

Янтарь

Янтарь, известный редкими вкраплениями насекомых или других крошечных существ, когда-то был древесным соком.Этому органическому драгоценному камню требуется более 30 миллионов лет, чтобы превратиться в то, что мы имеем сегодня. Темно-желтые оттенки наиболее желательны и несколько дороже других. Тем не менее, янтарь очень доступен. Однако этот материал встречается редко в больших размерах. Имейте в виду, что большие куски янтаря на рынке могли быть восстановлены из мелких. Янтарь часто подвергается термообработке для улучшения цвета, но потребители часто не информируются об этой обработке.

Турецкий янтарь с широкой цветовой гаммой корпуса.Фото Криса Парфита. Лицензия CC By 2.0.

Огненный опал

«Огонь» в огненном опале относится к цвету тела драгоценного камня, который варьируется от желтого до красного. Этот опал может быть полупрозрачным или прозрачным, а может и не показывать игру цвета. Мексика является основным производителем огненного опала, и термин «мексиканский опал» относится к огненному опалу. Хотя естественный цвет этих драгоценных камней часто бывает довольно привлекательным, GIA идентифицировало окрашенные образцы.

Опаловый кабошон в этом золотом кольце с игрой цвета на корпусе от желтого до оранжевого, несомненно, заслужит комплименты.Ювелирные изделия и фото Джессы и Марка Андерсонов. Лицензия CC By 2.0.

Скаполит

Хотя скаполит легко спутать с цитрином, он является гораздо более редким драгоценным камнем. Когда доступен скаполит ювелирного качества, он часто бывает привлекательного медово-желтого цвета. Иногда встречаются и кошачьи глаза, и этот камень особенно ярко смотрится. К сожалению, хрупкая природа скаполита не подходит для использования в кольцах. Чтобы камень не разбился, поместите его в ювелирные изделия с низким уровнем воздействия, например, в серьги.

Танзанийский скаполит массой 11,91 карата простой изумрудной огранки. © Клеменс Шварцингер Драгоценные камни. Используется с разрешения.

Желтые камни для коллекционеров

Некоторые драгоценные камни — опасный выбор ювелирных украшений. Будь то слишком мягкие, водорастворимые или хрупкие, эти желтые драгоценные камни лучше всего подходят для просмотра коллекции.

Сфен

Сфен с дисперсностью выше, чем у алмаза, является фаворитом среди коллекционеров. Он может иметь разные цвета, в том числе желтый, но часто имеет цветовые зоны.Из-за своей низкой твердости и плоскости спайности сфен, который можно носить в ювелирных изделиях, скорее всего, не прослужит долго. Тем не менее, как часть демонстрации, огонь этого драгоценного камня может затмить большую часть, а желтые оттенки с относительно светлыми тонами отлично подходят для демонстрации этого эффекта.

Это большой ограненный сфен массой 4,77 карата. © Сокровищница Земли. Используется с разрешения.

сфалерит

Еще один фаворит для коллекций драгоценных камней, сфалерит имеет в три раза большую дисперсию, чем алмаз. Этот минерал одновременно хрупкий и мягкий, но граненые экземпляры создают великолепное зрелище.Сфалериты могут иметь очень большие размеры, а материал из Мексики, который часто имеет желтые оттенки, может весить более 50 каратов в огранке.

Этот двухцветный сфалерит имеет как желтый, так и оранжевый оттенки. Фото Донны Роудс. © D&J Rare Gems, Ltd. Используется с разрешения.

Леграндит

Если вы ищете что-то необычное для своей коллекции драгоценных камней, попробуйте ярко-желтый леграндит! Эта редкость обычно бывает от полупрозрачной до непрозрачной в больших размерах. Граненые экземпляры встречаются редко и твердостью 4.5, не подходит для ношения. Тем не менее, его фирменный ярко-желтый цвет будет выделяться в любой коллекции драгоценных камней.

Образец кристалла ярко-желтого леграндита с адамитом и лимонитом. Фото Жери Парента.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *