Гидравлическая стрелка для чего нужна: Гидравлическая стрелка для систем отопления схема

Содержание

Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты

Что такое гидрострелка (гидравлический разделитель) в системе отопления

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель.

Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

Примеры гидрострелок промышленного производства

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

Где в системе отопления ставят гидроразделитель

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Назначение и принцип работы

Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.

Режимы работы

Теоретически возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже.

Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. 

Возможные режимы работы системы отопления с гидроразделителем

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.

Когда гидрострелка нужна

Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.

При наличии двух одновременно работающих котлов (в каскаде) гидрострелка — лучший вариант

Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.

Когда можно поставить

Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем.

Установка гидрострелки оправдана при следующих условиях:

  • Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
  • Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
  • В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).

Пример системы отопления с гидрострелкой

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

Параметры, нужные для гидроразделителя

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителя

 

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет гидрострелки по мощности котла

 

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Определяем длину гидрострелки из круглой трубы

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d

Назначение гидрострелки. Видео

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Что такое гидрострелка

05 октября 2013г.

Нередко, на страницах интернет-ресурсов, можно встретить очень сжатое, написанное только техническими терминами, описание гидрострелки. Мы в этой статье постараемся раскрыть, что такое гидрострелка и зачем она нужна.

Гидрострелка — применяется для гидравлического разделения потоков. Таким образом, гидравлический разделитель это некий канал между контурами, который позволяет сделать динамически независимые контуры для передачи движения от теплоносителя. Чаще в интернете используют официальное название: гидрострелка гидравлический разделитель.

Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?

В системе отопления, гидрострелка — это связующее звено между двумя отдельными контурами по передаче тепла и она полностью нейтрализует динамическое влияние между контурами. У нее есть два назначения:

  • первое — она исключает гидродинамическое влияние, при отключении и включении некоторых контуров в системе отопления, на весь гидродинамический баланс. Например, при использовании радиаторного отопления, теплых полов и нагрева бойлера, имеет смысл разделять каждый поток на отдельный контур, для исключения влияния друг на друга.(смотрите)
  • второе — при небольшом расходе теплоносителя — она должна получить большой расход для второго, искусственно созданного контура. Например, при использовании котла с расходом 40 л/мин, система отопления получается по расходу больше в 2-3 раза (расходует 120 л/мин). В таком случае целесообразно первый контур установить контуром котла и систему развязки отопления установить вторым контуром. Вообще, разгонять котел больше чем предусматривается производителем котла экономически нецелесообразно, в таком случае увеличивается и гидравлическое сопротивление, оно либо не дает необходимый расход, либо увеличивает нагрузку движения жидкости, это приводит к повышенному энергопотребления насоса.

По какому принципу работает гидрострелка?

Циркуляция теплоносителя в первом контуре создается при помощи первого насоса. Вторым насосом создается циркуляция через гидрострелку во втором контуре. Таким образом теплоноситель перемешивается в гидрострелке. Если расход в обоих контурах у нас одинаковый, то теплоноситель беспрепятственно проникает из контура в контур, создавая как бы единый, общий контур. В таком случае не создается вертикального движения в гидрострелке или это движение приближено к нулю. Если расход во втором контуре больше чем в первом, то в гидрострелке происходит движение теплоносителя снизу вверх и при увеличенном расходе в первом контуре — сверху вниз.

 

Рассчитывая и настраивая гидрострелку, нужно добиться минимального вертикального движения. Экономический расчет показывает, что это движение не должно превышать 0.1 м/с.

Зачем снижать вертикальную скорость в гидрострелке? 

Гидрострелка служит и как отстойник мусора в системе, при малых вертикальных скоростях мусор постепенно оседает в гидрострелке, выводясь из системы отопления.

Создание естественной конвекции теплоносителя в гидрострелке, таким образом холодный теплоноситель уходит вниз, а горячий устремляется вверх. Таким образом создается необходимый температурный напор. При использовании теплого пола, можно в второстепенном контуре получить пониженную температуру теплоносителя, а для бойлера более высокую, обеспечив быстрый нагрев воды.

Уменьшение гидравлического сопротивления в гидрострелке,

 

Выделение из теплоносителя микроскопических пузырьков воздуха, тем самым выводя его из системы отопления через автовоздушник.

Как узнать, что нужна гидрострелка?

Как правило, гидрострелку ставят в домах, площадь которых более 200 кв.м., в тех домах где сложная система отопления. Там где используется распределение теплоносителя на несколько контуров. Такие контура желательно делать независимыми от других в общей системе отопления. Гидрострелка позволяет создать идеально стабильную систему отопления и распространять тепло по дому в нужных пропорциях. При использовании такой системы распределение тепла по контурам становится точным и отклонения от настроенных параметров исключены.

Преимущества использования гидрострелок.

Защита чугунных теплообменников исключая тепловой удар. В обычной системе, без использования гидрострелки, создается резкое повышение температуры, при отключении некоторых веток и последующий приход уже холодного теплоносителя. Гидравлическая стрелка дает постоянный расход котла, уменьшая разницу температур между подачей и обраткой.

 

Повышается долговечность и надежность котельного оборудования за счет стабильной работы без перепадов температуры.

Отсутствие разбалансированности и создание гидравлической устойчивости системы отопления. Именно гидрострелка позволяет увеличить дополнительный расход теплоносителя, что очень трудно добиться установкой дополнительных насосов.

Принцип работы гидравлической стрелки видео 

Гидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Итак, что же называется гидрострелкой в отопительной системе частного дома? Температурный и гидравлический буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур обратки и подачи, упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называется гидрострелкой. Для чего же нужна гидравлическая стрелка?

Очень просто можно объяснить, для чего нужна в отопительной системе гидрострелка? Владельцы частных домов хорошо знают, что такое разбалансировка теплоснабжения. Современные котлы имеют меньший по объему контур. В то же время расход потребителя при циркуляции – меньше. С помощью гидрострелки можно отделить ее работу от теплогенератора вторичной цепи, увеличить надежность и качество работы системы.

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

Примеры гидрострелок промышленного производстваГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

Где в системе отопления ставят гидроразделительГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Назначение и принцип работы

Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопленияГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.

Гидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Зачем нужна гидрострелка для отопления? Давайте рассмотрим на примере. В системе отопления с несколькими насосами они зачастую имеют разную производительность. Часто получается так, что один насос в разы более мощный. Ставить все насосы приходится рядом — в коллекторном узле, где они гидравлически связаны. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контура остаются без теплоносителя. Такое случается сплошь и рядом. Чтобы избежать подобных ситуаций и ставят в системе отопления гидрострелку. Второй путь — разнести насосы на большое расстояние.

Режимы работы

Теоретически, возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже. Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. Это идеальная ситуация, в реальной жизни встречающаяся очень редко. Объясним почему. Современное отопление подстраивает работу по температуре теплоносителя или по температуре в помещении. Представим, что все идеально рассчитали, подкрутили вентили и после настройки достигнуто равенство. Но через некоторое время параметры работы котла или одного из контуров отопления изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, а равенство производительности будет нарушено. Так что этот режим может просуществовать считанные минуты (или даже еще меньше).

Возможные режимы работы системы отопления с гидроразделителемГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насосы подобраны неправильно. Вернее, насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. То есть, на выходе котла, например, 80°C, в контура после подмеса холодной воды идет, например, 65°C (реальная температура зависит от дефицита расхода). Пройдя по отопительным приборам, температура теплоносителя опускается на 20-25°С. То есть, температура теплоносителя, подаваемого в котел, будет в лучшем случае 45°C. Если сравнить с выходной — 80°C, то дельта температур слишком велика для обычного котла (не конденсационного). Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.

Когда гидрострелка нужна

Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.

При наличии двух одновременно работающих котлов (в каскаде) гидрострелка — лучший вариантГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.

Когда можно поставить

Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем. Можно обойтись и если устанавливаются один-два насоса на контуры. Такую систему можно будет сбалансировать при помощи регулировочных кранов. Когда установка гидрострелки оправдана? Когда в наличии такие условия:

  • Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
  • Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
  • В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).

Пример системы отопления с гидрострелкойГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

В первом случае гидроразвязка, скорее всего, нужна, во втором, стоит думать об ее установке. Почему только думать? Потому что это немалые расходы. И дело не только в стоимости гидрострелки. Она стоит около 300$. Придется ставить еще дополнительное оборудование. Как минимум нужны коллекторы на входе и выходе, насосы на каждый контур (при небольшой системе без гидрострелки без них можно обойтись), а также блок управления скоростью насосов, так как через котел они уже управляться не смогут. В сумме с платой за монтаж оборудования этот «довесок» выливается примерно в две тысячи долларов. Действительно немало.

Зачем тогда ставят это оборудование? Потому что с гидрострелкой отопление работает стабильнее, не требует постоянной подстройки потока теплоносителя в контурах. Если вы спросите владельцев коттеджей, у которых отопление сделано без гидроразделителя, вам скажут, что часто приходится перенастраивать систему — крутить вентиля, регулируя потоки теплоносителя в контурах. Это характерно, если используются различные элементы отопления. Например, на первом этаже теплый пол, радиаторы на двух этажах, отапливаемые подсобные помещения, в которых надо поддерживать минимальную температуру (гараж, например). Если у вас предполагается примерно такая же система, а перспектива «подстройки» вас не устраивает, можно ставить гидрострелку для отопления. При ее наличии в каждый контур идет столько теплоносителя, сколько он требует в данный момент и никоим образом не зависит от параметров эксплуатации, работающих рядом насосов других контуров.

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

Параметры, нужные для гидроразделителяГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителяГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет гидрострелки по мощности котлаГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Определяем длину гидрострелки из круглой трубыГидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d. Как видите, ничего сложного. Рассчитать можно самостоятельно.

Купить или сделать своими руками?

Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:

  • Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
  • Стенки отводов одинаковой толщины.

Качество самодельного изделия может быть «не очень»Гидрострелка для отопления, зачем она нужна и какие бывают

Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.

Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.

Гидрострелка – когда нужно устанавливать гидроразделитель

Гидравлический разделитель чаще называют — гидрострелка. Он настолько прост, что с его применением не должно возникнуть никаких вопросов. Ответить, — зачем нужно такое устройство, — можно просто взглянув на него.

Гидрострелка представляет из себя не длинную трубу относительно большого диаметра, с отводами меньшего диаметра, она похожа на вытянутый бочонок.

Очевидно, гидроразделитель нужен для выравнивания давления во всех подключенных к нему трубопроводах. Действительно, если подключить к этому куску толстой трубы трубопроводы подачи и обратки, то давление в них сразу выровняется, ведь само гидравлическое сопротивление устройства не значительное, специалисты называют его «нулевым».

Но какая в этом практическая польза? В каких случаях нам понадобится выравнивать давление между подачей и обраткой?

Рассмотрим подробней, как применяется гидрострелка, и что нужно учесть в системе отопления, чтобы решить вопрос о необходимости применении. Но прежде нужно понять и другое – откуда вокруг такого простого устройства столько толкований и рекомендаций по его установке? А ноги растут из у.е., т.е. из $.

Откуда берутся сложности

Сама гидрострелка хоть и проста на вид, но не столь дешева. Не в гаражном, а в фирменном исполнении — 250$. А ее применение еще влечет и ее обвязку (фитинги, сливы, краны), что под 100$. А с установкой все это вместе уже целых 400 $. Действительно не дешевый получается кусок трубы в фирменном исполнении.

Но этого мало. Если простую систему, под соусом «установка полезнейшей гидрострелки», преобразовать в сложную, и напичкать автоматикой (примерно как на схеме ниже), т.е. вынести из под насоса котла 3 контура (бойлер, радиаторы, теплые полы) и обеспечить каждый своей насосной группой и подключить это все к фирменному коллектору с этим устройством, и установить контроллер автоматики, то все это вместе может потянуть на целых 2500$. Вот мы и добрались до золотого дна «установщиков радиаторов».

И за что же нужно выкинуть такую сумму? Оказывается, что не за что, так как в подавляющем большинстве случаев гидрострелка в системе отопления не нужна, и никакой особой роли не играет. Необходима она лишь в действительно сложных системах отопления, с множеством контуров отходящих от основной магистрали, обеспеченных собственными насосами.

Чтобы каждый контур не сильно влиял на соседний, параллельный ему, необходимо подровнять давление между магистралями подачи и обратки. Вот тогда и применяют гидростерлку и все необходимые для ее работы аксессуары.

Подробней, зачем нужен гидравлический разделитель и какая его роль рассмотрим на схемах.

Особенности применения гидрострелки

Рассмотрим схему отопления с несколькими насосами и с двумя котлами.

От подачи (красным) ответвляются контур радиаторов, контур теплых полов, контур водяного бойлера (теплоноситель отопления греет воду для бытовых нужд), может быть еще контур для отопления других удаленных помещений – этажей, оранжереи, гаража, сауны, другого дома…

Теперь видно, что насосы на этих контурах нужны разные. Длины этих контуров и их сопротивление разное…. Если включается мощный насос в одном контуре, то он изменит давление на границах параллельного контура, хотим мы этого или не хотим. Он может уменьшить количество проходящего теплоносителя по соседнему контуру, остановить там движение или вообще опрокинуть струю. Из этого положение нужно как то выходить, что и указано на следующей схеме.

Теперь подача и обратка соединены возле котла гидрострелкой. А это значит, что давление в них выровнялось, и влияние насосов в контурах на соседние контуры сошло на нет. Мы получили стабильную систему.

Понятно, что через гидрострелку между подачей и обраткой начнет циркулировать жидкость. Движется она от подачи на обратку, т.е. котел частично замыкается сам на себя. Не вредно ли это? А не может ли теплоноситель поменять направление движения в другую сторону?

Как работает система отопления с гидравлическим разделителем

Режим работы системы отопления с гидрострелкой, когда жидкость не движется между подачей и обраткой через гидрострелку в принципе невозможен. Это из разряда фантастики, так как не бывает абсолютно одинаковых давлений в контурах подачи и обратки.

Режим, когда жидкость движется из обратки в подачу, в принципе, возможен, если почему-то подобран слишком слабомощный котел, или насос контура котла, или если этот насос вышел из строя.

Тогда жидкость под воздействием насосов дополнительных контуров может циркулировать из обратки в подачу через гидрострелку. Это аварийный режим, он будет хорошо заметен по горячему котлу и холодным потребителям и должен быть устранен. Котел с таким режимом будет работать на максимуме температуры, а теплоноситель в контурах будет прохладным.

При этом разница температур между подачей и обраткой на котле будет весьма большой, во всяком случае, больше чем рекомендуют производители – «не более 20 градусов». Этот режим вредный для котла, он будет образовывать конденсат на камере сгорания или даже может привести к поломке теплообменника.

Режим, когда жидкость частично циркулирует через гидрострелку от подачи на обратку является нормальным (небольшое превышение расхода в контуре котла над сумой расходов потребителей).

При этом разница температур между подачей и обраткой на котле уменьшается, что нормально для его работы, и даже полезно во время запуска холодной системы. Важно лишь, чтобы этот нисходящий поток через гидравлический разделитель не оказался бы слишком большим, что возможно при абсолютно неграмотном монтаже системы или при поломке в контурах. Котел, работающий сам на себя, будет останавливаться слишком часто, что тоже нехорошо.

«Особенные свойства»

Гидрострелке приписывают «чудесные» свойства в виде:
— «повышение КПД котла»;
— «оптимизация работы насосов с повышением их долговечности»;
— «очистка системы от мусора»;
— «увеличение моторесурса всей системы»;
— «нормализация работы гидравлического оборудования»;
— «температурная оптимизация коллекторов, при интегральном подключении забора с улучшением всех связующих составляющих системы и встроенных контуров, для оптимального прогрева органики инфракрасным облучением»;
— «снятие порчи с жильцов», — и пр.
Все это являются или рекламной выдумкой, не имеющей ничего общего с реальностью, или тиражированием в свободной интерпретации ранее выдуманной нелепости. Следование некоторым утверждениям может нанести вред системе. Гидравлический разделитель нужен лишь для выравнивания давлений между подачей и обраткой в сложных системах.

Нужно ли устанавливать

Скорее всего, необходимости в установке гидрострелки нет. Ведь система не настолько сложная, чтобы один контур «забивал» другой?

Если есть обычный набор – котел, радиаторы, бойлер, — то разделитель не нужен . Если даже радиаторный контур обеспечен своим отдельным насосом то, когда периодически включается насос бойлера, радиаторный насос отключается автоматикой (приоритет бойлера) и конфликта этих насосов не происходит. А конфликт всего двух насосов (разница давлений и расходов), — полы и радиаторы — легко устраняется и без гидрострелки.

Как правило, подравнивать давление нужно если параллельно подключен более чем один котел (резервный не учитывается), или в системе имеются 4 и более насосов. Т.е. контуров много – 1 этаж, 2-й этаж, 3-й этаж, беседка, зимний сад, мастерская, сауна…., то с такой сложной системой придется раскошелится и на гидрострелку и связанное с ней оборудование.

В других случаях надобность в гидравлическом разделителе отсутствует. А подогрев обратки с целью оптимизации работы котла (разница не больше 20 градусов), особенно во время разогрева холодной системы, может выполнить и маленький байпас с краником между подачей и обраткой для возможности регулировки вручную, что составит «копейки» по сравнению с нагромождением не нужной гидрострелки….

принцип работы, схема изготовления своими руками

Содержание статьи:

Гидрострелка в системе отопления или разделитель потоков – это особое устройство, применяемое для согласованной работы входящих в ее состав приборов и контуров. Оно представляет собой своеобразный коллектор, регулирующий напор жидкости в каждом из водяных каналов. Свое название устройство получило из-за функционального сходства с железнодорожной стрелкой.

Достоинства и недостатки

Гидрострелка в системе отопления снижает затраты на электроэнергию, оптимизирует потоки теплоносителя

К достоинствам гидравлических распределителей для отопительных систем относят:

  • получение оптимального соотношения потоков теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах;
  • возможность установки циркуляционного насоса небольшой мощности – снижение затрат на оборудование и электрическую энергию;
  • уменьшение гидравлических нагрузок в элементах отопительной системы;
  • продление срока службы;
  • возможность удаления воздуха из каналов.

Явных недостатков у гидравлического разделителя не выявлено. Но некоторые ограничения в практическом применении имеются. К минусам этих устройств относят:

  • недопустимость работы в составе оборудования твердотопливных котлов;
  • влияние на функциональность стрелки заявленной мощности котельного агрегата – с его увеличением надежность ее работы падает.

Время безаварийной эксплуатации изделия в этом случае также сокращается.

Устройство разделителя

Внутреннее устройство гидравлической стрелки

Внешне разделитель выглядит как отрезок трубы, имеющий прямоугольное (реже – круглое) сечение и две заглушки по ее противоположным торцам. Такая конструкция соединяется с котлом небольшими патрубками и имеет еще несколько отводов в боковой части. В продаже встречаются изделия различной формы и типоразмера, имеющие простое устройство. Но существуют универсальные модели, согласно своему назначению выполняющие сразу две функции: коллектора и разделителя потоков.

«Классическая» гидрострелка для отопления изготавливается в виде стального цилиндра и имеет несколько отводных патрубков, размер которых учитывается по внутреннему сечению. Обычно она монтируется вертикально, но при необходимости может устанавливаться в горизонтальной плоскости. Вертикальное расположение применяется чаще, поскольку в этом положении проще удалять примеси и отводить газы.

В большинстве случаев стрелка – это сварная конструкция на основе стальных труб, но не исключается вариант ее изготовления из медных или полипропиленовых заготовок.

Дополнительные возможности

Кран внизу для слива позволяет удалять из теплоносителя мусор и накипь

Особенности функционирования схемы отопления с гидрострелкой предоставляют пользователю такие дополнительные возможности:

  • При попадании потока жидкости в каналы разделителя, его скорость несколько уменьшается. Это способствует осаждению на дне вредных примесей, всегда имеющихся в теплоносителе.
  • Для периодического удаления скопившегося осадка в нижней части корпуса имеется отдельный вентильный кран.
  • Снижение скорости тока позволяет выводить из воды имеющиеся в ней воздушные пузырьки. Они удаляются через автоматический клапан.

В последнем случае гидравлическая стрелка используется как сепаратор.

В сетях с чугунными котлами распределитель потоков выполняет функцию дополнительной защиты. При наличии гидроразделителя в теплообменник не попадет холодная вода, способная вызвать поломку нагревательных элементов.

Принцип работы

Скорость теплоносителя позволяет уменьшить теплопотери для потребителей

Отопительные сети не способны функционировать слаженно, так как контуры рассчитаны на индивидуальную производительность и конкретный показатель по напору носителя. В основу принципа действия гидравлической стрелки заложены особенности конструкции, благодаря которым у корпуса прибора сопротивление потоку воды минимально. Указанное свойство позволяет не уменьшать скорость перемещения носителя, существенно снизив тепловые потери во всей сети.

По сути распределитель – это своеобразный буфер, разделяющий нагревательное оборудование (котел) и потребительскую часть коллектора. В результате его применения каждый индивидуальный насос работает автономно, не нарушая балансировки каналов.

Гидравлический разделитель для отопления предназначен для разделения отдельных потоков из суммарного контура и согласования их совместной работы.

Методы расчета разделителя

Перед установкой гидрострелки обязателен расчет отдельных конструктивных элементов. При его проведении должны учитываться следующие факторы:

  • расход теплового носителя в работающей системе;
  • тепловая мощность, развиваемая в каждом из контуров.

При проведении расчетов также учитываются теплоемкость рабочей жидкости и различие температуры водного носителя в каналах обратки и подачи. Требуемый результат вычисляется по следующей формуле:

где D – это искомый диаметр изделия, Q – среднее значение расхода воды (м3/сек), π – классическая константа, а V – скорость потока жидкости в вертикальном направлении (при норме 0,1 метра секунду).

При самостоятельной сборке стрелки и расчете оптимальных параметров действуют по схеме, полученной опытным путем:

  1. Для нахождения внутреннего диаметра берется сумма всех мощностей рабочего котла в киловаттах и делится на разницу температурных показателей в прямой подаче и в обратке.
  2. Потребуется извлечь из полученного результата корень квадратный, а затем умножить итог на число 49.
  3. Для нахождения размера промежутка между патрубками следует умножить внутренний диаметр на два.

Для определения высоты корпуса распределителя тот же диаметр умножается на шесть.

Совмещенная гидрострелка

Совмещенная гидрострелка с балансировочным клапаном

Для подключения отопительных контуров на объектах, имеющих площадь более 150 м² вместо обычного разделителя, получающегося громоздким, используются специальные гребенки. Они представляют собой последовательную конструкцию, объединяющую возможности гидрострелки и коллектора для отопления, которые для этого соединяют стальными перемычками. Количество сдвоенных патрубков подбирается равным числу контуров (их потребуется по паре штук). К преимуществам такого совмещения относят:

  • Упрощается ремонт и эксплуатация всей системы отопления. Небольшая по размерам конструкция не займет в помещении слишком много места.
  • Запорную, а также регулирующую часть арматурного комплекта удается разместить в одном месте.
  • Благодаря увеличенному диаметру коллекторного канала тепловой носитель равномерней распределяется по контурам.

Для обустройства обвязки при данном подходе используются специальные монтажные выпуски, часть из которых предназначена для радиаторного контура, а другая – для подключения обогрева полов.

К особенностям совмещенной конструкции относят наличие специального теплообменника, а также установку в промежутке между прямым и обратным коллектором отдельного балансировочного клапана.

Порядок самостоятельного изготовления

При изготовлении гидрострелки своими руками нужно иметь навыки сварочных работ

Для сборки стрелки для отопления своими руками сначала потребуется провести теоретические расчеты, после чего подготавливаются чертежи и рабочие схемы. Эту часть подготовительных мероприятий лучше всего доверить специалисту по теплотехнике, владеющему необходимой теоретической подготовкой. Человеку, решившему изготовить стрелку своими руками, необходимо обладать навыками проведения сварных работ.

Сборка любой модификации гидравлической стрелки основана на правиле «3-х диаметров». Рабочий размер патрубков выбирают втрое меньше диаметра основного цилиндра распределителя. Располагаются они диаметрально противоположно, а их местоположение по высоте привязывается к главному калибру. Возможен вариант, при котором отводы делаются так называемой «лесенкой», что позволяет повысить эффективность выведения газов и удаления нерастворимых взвесей. Помимо этого выбор такой конструкции при самостоятельной сборке способствует нормальному смешению потоков.

Соотношения их расположений лучше всего выбирать таким образом, чтобы скорость перемещения вертикального потока достигала 0,2 метров в секунду. Согласно действующим нормативам превышать этот предел недопустимо, поскольку тогда водные потоки не успевают смешиваться. А это чревато появлением температурного градиента и ухудшением условий распределения потоков.

Если предполагается изготовить многоконтурную систему отопления с различными температурами теплоносителя, придется собирать совмещенную стрелку (вкупе с коллектором).

В этом случае предпочтительней выбрать горизонтальную схему, которая в отличие от вертикального аналога не так распространена у любителей и профессионалов. Но в данной ситуации на первое место выходят вопросы эффективности эксплуатации отопительной системы, а не удобство ее обслуживания, чистки и ремонта.

зачем она нужна, какие бывают, как сделать своими руками (видео)

Гидрострелка

ГидрострелкаУ разветвленной системы отопления с несколькими контурами при всей ее многозадачности есть один серьезный недостаток: она не способна стабильно распределять тепло по контурам и быстро подстраиваться под изменение параметров их работ. В результате этого очень часто происходит разбалансировка системы. Решить проблему может только одно устройство – гидрострелка отопления. Чем она так полезна и зачем нужна? Дабы прояснить все важные моменты, далее поближе познакомимся с прибором: что он собой представляет, как работает, какими бывают его виды, в каких ситуациях рекомендуется его использование. А после этого благодаря мини-инструкции и видео узнаем, как сделать гидрострелку своими руками.

Что такое гидрострелка

Гидрострелка представляет собой простой гидравлический буфер в виде трубки с несколькими патрубками. Изготавливается преимущество из термоустойчивой стали. Гидроразделитель включает в себя следующие обязательные конструктивные компоненты:

  • боковые патрубки для подачи;
  • боковые патрубки для обратки;
  • воздухоотводчик – в верхнем торце;
  • слив – в нижнем торце.

Через патрубки подачи гидрострелка соединяется с подающими трубами системы, а через патрубки обратки – к обратному трубопроводу. С помощью воздухоотводчика устраняется лишний воздух, который регулярно накапливается в верхней зоне гидроразделителя в процессе работы отопительной системы. Воздухоотводчик может быть как автоматическим, так и механическим – в виде крана Маевского. А слив необходим, чтобы систематически выводить грязевые отложения, накапливающиеся на дне устройства. Внутри устройства нет каких-либо тэнов или змеевиков – труба полая.

зачем нужна гидрострелказачем нужна гидрострелкаСхема работы гидрострелки

Как работает гидрострелка

Основная суть работы гидрострелки сводится к тому, чтобы разделять потоки теплоносителя по разным контурам отопительной системы. Устройство может функционировать по трем схемам.

  • Схема №1: Теплоноситель напрямую перемещается из нагревательного котла в отопительную систему, затем насосы разгоняют его по контурам, и он через гидрострелку попадает назад в котел. В таком случае наблюдаются одинаковые расходы теплоносителя через котел и через отопительную систему.
  • Схема № 2: Теплоноситель через гидрострелку перемещается из обратной линии в линию подачи. Данная схема имеет место в том случае, если используется котел невысокой мощности с протоками маленького диаметра. Она предполагает, что расход через отопительную систему будет больше, нежели через нагревательный котел.

Важно! При второй схеме котел работает на пределе возможностей, что негативно влияет и на его срок службы, и на качество циркуляции теплоносителя, поэтому данный вариант работы системы абсолютно не допускается.

  • Схема №3: Теплоноситель в небольшом объеме перемещается через гидрострелку из линии подачи в обратную линию. Обратка поступает в котел нагретой, что повышает его КПД. Эта схема предполагает, что расход тепла через котел выше, чем через отопительную систему.

Наиболее правильным и эффективным вариантом работы гидрострелки считается схема №3.

Зачем нужна гидрострелка

Основная задача этого устройства – стабилизировать работу отопительной системы сразу с несколькими контурами. Если в доме больше одного этажа и на каждом есть батареи и теплые полы, а вода нагревается от бойлера, можно с полной уверенностью говорить о повышенном расходе теплоносителя. В такой мощной системе не избежать высокого динамического давления и проблем с прокачкой теплоносителя, а это чревато разбалансировкой оборудования. Дабы избежать проблем, важно разделить непосредственно отопительную систему и нагревательный котел, а также нейтрализовать динамическое влияние контуров друг на друга – здесь вам и придет на подмогу специальная гидрострелка.

гидрострелка видыгидрострелка видыГидрострелка из нержавейки

Итак, без гидроразделителя не обойтись в следующих ситуациях:

  1. Один котел настенного типа обслуживает разветвленную систему с повышенными показателями расхода теплоносителя.
  2. Два котла настенного типа обслуживают такую же разветвленную комбинированную систему.
  3. Мощную систему обслуживают сразу два котла: настенного и напольного типа.

Кроме прочего, нельзя не упомянуть преимущества гидрострелки:

  • исключение взаимовлияния разнофункциональных контуров системы отопления;
  • выравнивание гидродинамического баланса системы;
  • возможность без негативных последствий подключать к системе дополнительные отопительные компоненты;

Как выбрать гидрострелку

Чтобы грамотно подобрать гидрострелку, следует разобраться в ее видах и основных функциональных параметрах отопительной системы, для которой она покупается.

Гидроразделители классифицируют по нескольким показателям:

  • по типу сечения – круглые и квадратные;
  • по количеству патрубков подачи и обратки – устройства с четырьмя, шестью или восемью входами/выходами;
  • по объему;
  • по способам подачи и отвода теплоносителя;
  • по расположению патрубков – с размещением по одной оси или с чередованием.

Совет. Специалисты рекомендуют покупать гидрострелки с манометрами – благодаря им вы сможете следить за давлением в отопительной системе.

Прежде чем отправляться в магазин, следует рассчитать два важнейших параметра работа вашей системы отопления:

  • мощность – сумма тепловой мощности абсолютно всех контуров;
  • объем теплоносителя, прокачиваемого через систему.

Имея на руках эти данные, сравнивайте их с рабочими параметрами оцениваемых гидрострелок – всю техническую информацию о разделительных устройствах можно найти в прилагающихся паспортах.

как сделать гидрострелкукак сделать гидрострелкуГидрострелка своими руками

Как сделать гидрострелку

Если вы не хотите тратиться на гидрострелку, можете попытаться сделать ее своими руками. Здесь главное – правильно выполнить ряд расчетов и иметь навыки газовой или электросварки.

Сначала определите оптимальные размеры трубы-гидроразделителя:

  • внутренний диаметр: разделите сумму всех мощностей нагревательных котлов в кВт на температурную разницу подачи и обратки, извлеките из полученного параметра квадратный корень, а затем умножьте последнее значение на 49;
  • высота: умножьте внутренний диаметр на шесть.
  • промежутки между патрубками: умножьте внутренний диаметр на два.

На основе вычисленных параметров составьте чертеж будущей гидрострелки. Затем подготовьте стальную трубку круглого или квадратного сечения, отвечающую рассчитанным значениям, и вварите в нее необходимое количество патрубков с резьбовыми соединениями.

Совет. Не рекомендуется делать гидрострелку из полипропилена – полимеры могут не выдержать повышенных температур подачи от нагревательного котла, что повлечет их быстрый выход из строя.

Как видим, если в доме сложная система отопления, обслуживающая большие площади, без гидрострелки не обойтись. Благо, даже несмотря на сложный принцип работы и массу задач, это устройство довольно простое в конструктивном плане, поэтому его реально сделать своими руками. Так что у вас всегда есть выбор: или покупать гидрострелку или довериться собственным навыкам.

Когда необходимо применять гидрострелку: видео

Гидрострелка: фото

ГидрострелкаГидрострелка

ГидрострелкаГидрострелка

Как работает гидравлика | Наука гидравлики

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 2 июля 2019 г.

Какая связь между водой
пистолет и этот гигантский журавль? На первый взгляд, никакой связи. Но
подумайте о науке, стоящей за ними, и вы достигнете удивительного
вывод: водяные пистолеты и краны используют силу движущихся жидкостей
очень похожим образом. Эта технология называется гидравликой, и это
используется для питания всего, от автомобильных тормозов и мусоровозов до
рулевые и гаражные домкраты для моторных лодок.Давайте подробнее разберемся, как это работает!

На фото: этот кран поднимает свою гигантскую стрелу в воздух с помощью гидроцилиндра. Вы можете заметить здесь барана? Основная из них — сияние серебра на солнечном свете в центре картины.
Также имеются гидроцилиндры, поддерживающие стабилизаторы («аутригеры»): опоры, которые выступают возле колес и поддерживают кран у основания при выдвинутой стреле (они выделены желтыми и черными предупреждающими полосами).

Нельзя раздавить жидкость!

Газы легко раздавить: все знают, как легко
это сжать воздушный шар.Твердые тела прямо противоположны.
Если вы когда-нибудь пытались сжать кусок металла или кусок
дерево, только пальцами,
вы поймете, что это практически невозможно. А как насчет жидкостей?
Где они вписываются? Вы, наверное, знаете, что жидкости
промежуточное состояние, немного похоже на твердые тела и немного на газы
в других. Теперь, когда жидкости легко перетекают с места на место, вы
можете подумать, что они будут вести себя как газы, когда вы устанете их сжимать.
Фактически, жидкости практически несжимаемы, как и твердые тела.По этой причине болит живот, если вы испортили свое погружение в
бассейн. Когда ваше тело врезается в бассейн, это потому, что
вода не может стекать вниз (как матрас или батут
будет) или достаточно быстро уйти с дороги. Вот почему прыжки с мостов
в реки может быть очень опасно. Если вы не нырнете правильно, прыжки
с моста в воду почти как на бетон.
(Узнайте больше о твердых телах, жидкостях и газах.)

Фото: Почему вода так быстро брызгает из шприца? Вы вообще не можете сжать жидкость, поэтому, если вы протолкнете воду через широкую часть шприца, сильно надавив на поршень внизу, куда пойдет эта вода? Он должен выбраться через верх.Поскольку верх намного уже низа, вода выходит из него высокоскоростной струей. Гидравлика запускает этот процесс в обратном порядке, чтобы обеспечить более низкую скорость, но большую силу, которая используется для привода тяжелых машин. То же самое и с водяным пистолетом, который фактически представляет собой шприц в форме пистолета.

Тот факт, что жидкости не сжимаются легко,
невероятно полезно. Если вы когда-нибудь стреляли из водяного пистолета (или
бутылка с жидкостью для мытья посуды, наполненная водой), вы использовали эту идею
уже.Вы, наверное, заметили, что нажимать
спусковой крючок водного пистолета (или выжать воду из посуды для мытья посуды
бутылка). Когда вы нажимаете на спусковой крючок (или сжимаете бутылку), вы
приходится довольно много работать, чтобы вытеснить воду через узкую
сопло. Вы действительно оказываете давление на воду — и
поэтому он брызгает с гораздо большей скоростью, чем вы двигаете
курок. Если бы вода не была несжимаемой, водяные пистолеты не работали бы
должным образом. Вы нажмете на спусковой крючок, и вода внутри просто
сжать в меньшее пространство — он не вылетит из сопла, как
вы ожидали.

Если водяные пистолеты (и сжимаемые бутылки) могут изменять силу и скорость, это означает (в строгих научных терминах) они работают так же, как инструменты и машины. Фактически, наука о водяных пистолетах приводит в действие некоторые из самых больших машин в мире — краны, самосвалы и экскаваторы.

Теоретическая гидравлика

Переверните водяной пистолет, и это
(грубо упрощено) что происходит внутри:

Фото: упрощенный вид гидравлической воды.
пистолет.

Когда вы нажимаете на спусковой крючок (показанный красным), вы применяете относительно
большая сила, которая перемещает спусковой крючок на небольшое расстояние.Потому что вода не будет
втиснуться в меньшее пространство, он проталкивается через тело
пистолет к узкой насадке и выстреливает с меньшей силой, но с большей
скорость.

Теперь предположим, что мы можем заставить водяной пистолет работать в обратном направлении. Если
мы могли стрелять жидкостью в сопло на большой скорости, вода
течь в обратном направлении, и мы сгенерируем
большое усилие, направленное вверх на спусковой крючок. Если бы мы увеличили масштаб нашего водяного пистолета
много раз мы
мог генерировать достаточно большую силу, чтобы поднимать предметы. Именно так
гидроцилиндр или домкрат.Если вы брызгаете жидкость через узкую
трубки на одном конце, вы можете заставить поршень подниматься медленно, но с большим
силы, на другом конце:

Фото: Как увеличить силу с помощью водяного пистолета
работает в обратном направлении.

Наука, лежащая в основе гидравлики, называется Паскаля
принцип
. По сути, потому что жидкость в трубе
несжимаемый, давление должно оставаться постоянным на всем протяжении его,
даже когда вы сильно нажимаете на него с одного или другого конца. Теперь давление
определяется как сила, действующая на единицу площади.Итак, если мы надавим
с небольшим усилием на небольшом участке, на узком конце трубки на
слева, должна быть большая сила, действующая вверх на большую
поршень справа, чтобы давление оставалось равным. Вот как
сила увеличивается.

А как насчет энергии?

Другой способ понять гидравлику — подумать о энергии .

Мы уже видели, что гидроцилиндры могут дать нам больше силы или скорости, но они
не могут делать и то, и другое одновременно — и это из-за энергии.Посмотрите еще раз на изображение водяного пистолета вверху.
Если быстро надавить на узкую трубу (с небольшим усилием), поршень на широкой трубе
поднимается медленно (с большой силой). Почему это могло быть? Основной закон физики называется
закон сохранения энергии гласит, что мы
не может сделать энергию из воздуха. Количество энергии, которое вы используете для перемещения поршня.
равна приложенной вами силе, умноженной на расстояние, на которое вы ее перемещаете. Если наш водяной пистолет
производит вдвое большую силу на широком конце, чем мы прилагаем к узкому концу, он может только
продвинуться вдвое.Это потому, что энергия, которую мы доставляем, нажимая вниз, переносится
прямо вокруг трубы до другого конца. Если то же количество энергии теперь должно перемещать вдвое большую силу,
он может переместить его только на половину расстояния за то же время. Вот почему более широкий конец движется медленнее
чем узкий конец.

Гидравлика на практике

Вы можете увидеть работу гидравлики этого экскаватора.
Когда водитель тянет за ручку, двигатель экскаватора закачивает жидкость в
узкие трубы и кабели (показаны синим), заставляющие гидроцилиндры (показаны
красным) для расширения.Тараны немного похожи на велосипедные насосы, работающие в
обеспечить регресс. Если сложить несколько таранов, можно сделать
рука вытягивается и двигается так же, как у человека, только с гораздо большим
сила. Гидравлические цилиндры эффективно служат мускулами землекопа:

Фото: В этом экскаваторе работают несколько различных гидроцилиндров. Тараны обозначены красными стрелками.
и узкие, гибкие гидравлические трубы и кабели, которые питают их синим цветом.

Каждый поршень работает как водяной пистолет с дизельным двигателем, задним ходом:

Фото: Гидравлические цилиндры экскаватора крупным планом.

Двигатель прокачивает гидравлическую жидкость через одну из тонких трубок, чтобы вывести более толстый плунжер с гораздо большей силой, например:

Фото: Как гидроцилиндр увеличивает силу.

Вам может быть интересно, как гидроцилиндр может перемещаться как внутрь, так и наружу, если гидравлическая жидкость всегда толкает его в одном направлении.
Ответ в том, что жидкость не всегда движется одинаково. Каждый ползун питается с противоположных сторон по двум отдельным трубам.
В зависимости от того, как движется жидкость, плунжер толкает внутрь или наружу, очень медленно и плавно, как показывает эта небольшая анимация:

Фото: Гидравлический цилиндр движется внутрь или наружу в зависимости от того, в каком направлении течет гидравлическая жидкость.

В следующий раз, когда вы будете в пути, посмотрите, сколько гидравлических машин вы заметите. Вы можете быть удивлены, сколько
ими пользуются грузовики, краны, экскаваторы, самосвалы, экскаваторы, бульдозеры.
Другой пример: гидравлический кусторез на задней части трактора. Режущая головка должна быть прочной и тяжелой, чтобы прорезать живую изгородь и деревья, и водитель не может поднять или установить ее вручную. К счастью, гидравлическое управление делает все это автоматически: с несколькими гидравлическими соединениями, немного похожими на плечо, локоть и запястье, резак движется с такой же гибкостью, как человеческая рука:

Фото: Типичный гидравлический кусторез.

Скрытая гидравлика

Однако не все гидравлические машины настолько очевидны; иногда их гидроцилиндры скрыты от глаз.
Лифты («лифты») хорошо скрывают свою работу, поэтому не всегда очевидно, работают ли они традиционным способом (поднимаются и опускаются кабелем, прикрепленным к двигателю) или вместо этого используют гидравлику. В небольших лифтах часто используются простые гидроцилиндры, устанавливаемые непосредственно под лифтовой шахтой или рядом с ней. Они проще и дешевле традиционных лифтов, но могут потреблять немного больше энергии.

Двигатели — еще один пример, когда гидравлику можно скрыть от глаз. традиционный
Электродвигатели используют электромагнетизм: когда электрический ток течет через катушки внутри них, он создает временную магнитную силу, которая толкает кольцо постоянных магнитов, заставляя вал двигателя вращаться.
Гидравлические моторы больше похожи на насосы, работающие реверсом. В одном примере, называемом гидравлическим редукторным двигателем, жидкость течет в двигатель по трубе, заставляя вращаться пару тесно сцепленных шестерен, прежде чем течь обратно через другую трубу.Одна из шестерен соединена с валом двигателя, который приводит в движение все, что двигатель запитывает, в то время как другая («холостой ход») просто свободно вращается, чтобы завершить механизм. Там, где традиционный гидроцилиндр использует силу перекачиваемой жидкости для толкания гидроцилиндра вперед и назад на ограниченное расстояние, гидравлический двигатель использует непрерывно текущую жидкость для вращения вала столько, сколько необходимо.

Рисунок: Упрощенный гидравлический мотор-редуктор. Жидкость (желтая) втекает слева, вращает две шестерни и вытекает вправо.Одна из шестерен (красная) приводит в действие выходной вал (черный) и машину, к которой подключен двигатель. Другая шестерня (синяя) — холостая.

Зачем использовать гидравлический мотор вместо электрического? Там, где мощный электродвигатель обычно должен быть действительно большим, такой же мощный гидравлический двигатель может быть меньше и компактнее, потому что он получает свою мощность от насоса на некотором расстоянии. Вы также можете использовать гидравлические двигатели в местах, где электричество может быть нежизнеспособным или безопасным — например, под водой, или где существует риск возникновения электрических искр, вызывающих пожар или взрыв.(Другой вариант в этом случае — использовать пневматику — силу сжатого воздуха.)

,

Все о гидравлике — Как работают гидравлические краны

Если вы читали «Как работают гидравлические машины», то знаете, что гидравлический кран основан на простой концепции — передаче силы от точки к точке через жидкость. В большинстве гидравлических машин используется какая-то несжимаемая жидкость типа , жидкость максимальной плотности. Масло — это наиболее часто используемая несжимаемая жидкость для гидравлических машин, включая гидравлические краны. В простой гидравлической системе, когда поршень давит на масло, масло передает всю первоначальную силу другому поршню, который движется вверх.

Этот контент несовместим с этим устройством.

В простой гидравлической системе, когда один поршень толкается вниз, другой поршень толкается вверх. Щелкните стрелку для демонстрации.

Гидравлический насос создает давление, которое перемещает поршни. Давление в гидросистеме создается одним из двух типов гидронасосов:

.

  • Насос переменной производительности — Щелкните здесь, чтобы узнать больше о насосах переменной производительности.
  • Шестеренчатый насос

В большинстве автокранов с гидравлическим приводом используются двухступенчатые насосы , которые имеют пару зацепляющихся шестерен для создания давления в гидравлическом масле. Когда давление необходимо увеличить, оператор нажимает педаль газа, чтобы насос работал быстрее. В шестеренчатом насосе единственный способ получить высокое давление — это запустить двигатель на полную мощность.

70-тонный автокран с гидравлическим приводом использует дизельный двигатель объемом 12,7 л, который развивает до 365 лошадиных сил.Двигатель подключен к трем двухступенчатым насосам, в том числе:

  • Главный насос — Этот насос приводит в действие поршневой шток , который поднимает и опускает стрелу , а также гидравлические телескопические секции, которые выдвигают стрелу. Главный насос способен создавать давление 3500 фунтов на квадратный дюйм (psi). Он создает большее давление, чем два других насоса, потому что он отвечает за перемещение гораздо большего веса.
  • Пилотный насос противовеса давления — В гидравлическом автокране используются противовесы на задней части кабины для предотвращения опрокидывания.Они добавляются и удаляются гидравлическим подъемником с собственным насосом. Шестеренчатый насос противовеса может создавать давление 1400 фунтов на квадратный дюйм.
  • Насос рулевого управления / выносных опор — Один насос управляет рулевым управлением и выносными опорами. Выносные опоры используются для стабилизации грузовика во время подъемных операций. Поскольку рулевое управление и выносные опоры не выполняются одновременно, они работают от одного насоса. Этот насос создает давление 1600 фунтов на квадратный дюйм.

В следующем разделе вы увидите, как гидравлическая система действует на другие части гидравлического автокрана.

,Гидравлический прыжок

— Типы и характеристики гидравлического прыжка

Что такое гидравлический прыжок?

Гидравлический скачок — это скачок или стоячая волна, образующаяся при изменении глубины потока воды из сверхкритического в докритическое состояние.

Когда наклон открытого канала уменьшается от крутого до умеренного, глубина потока воды увеличивается до критической глубины, и в какой-то момент возникает неустойчивость потока. Поток становится турбулентным до тех пор, пока ниже по потоку не будет достигнута новая нормальная глубина.Это называется гидравлическим прыжком.

Hydraulic Jump

Определение различных глубин в потоке в открытом канале:

Требуется понять, что такое разные глубины потока, чтобы понять определение гидравлического прыжка.

Глубина потока:

Глубина потока — это глубина, на которой вода течет над уровнем земли в открытом канале.

Критическая глубина:

Критическая глубина открытого канала — это минимальная глубина воды над уровнем земли, при которой скорость потока очень высока, а течение имеет большую турбулентность.Скорость воды на этой глубине называется критической скоростью.

Сверхкритическая глубина:

Сверхкритическая глубина — это глубина воды, которая меньше критической глубины, и она представляет собой очень тяжелую и сверхкритическую ситуацию для основных потоков, происходящих в плотинах, плотинах и многих ирригационных сооружениях. Скорость воды на этой глубине больше критической. Течение в этой области называется сверхкритическим.

Докритическая глубина:

Докритическая глубина — это глубина, превышающая критическую.Скорость воды на этой глубине меньше критической. Течение в этой области называется докритическим.

Основные характеристики гидравлического прыжка:

1. Прыжок неустойчивый, неравномерный

2. В зависимости от направления ветра и сильного ветра он меняет свои свойства и иногда может быть неровным и волнистым.

Использование гидравлического прыжка:

Гидравлический скачок обязательно образуется для уменьшения энергии воды, когда сток падает в водосброс.Становится необходимым уменьшить его энергию и поддерживать стабильные скорости, это явление называется диссипацией энергии в гидротехнических сооружениях.

типов гидравлических прыжков — на основе числа Фруда:

В основном гидравлический скачок возникает многих типов в зависимости от топографических особенностей и шероховатости поверхности пласта, а также многих других естественных взаимосвязей. Этот тип гидравлического прыжка, вероятно, можно выразить на основе числа Фруда:

.

1. Необычный гидравлический прыжок — число Фруда (от 1 до 3):

Неровный прыжок — это неправильная форма, неправильная форма и определенные завихрения в частицах воды.

Undular Hydraulic Jump

2. Слабый прыжок — число Фруда (от 3 до 6)

Слабый скачок имеет место, когда скорость в воде очень мала, и частицы воды не могут быть стабильными и текут по-разному.

Weak Jump

3. Качающийся гидравлический прыжок — число Фруда (6-20)

Осциллирующий скачок образуется, когда колеблющаяся струя входит в сверхкритическое состояние, и там количество частиц начинает колебаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, образуя более слабые приливы или волны на верхней поверхности.Также поток зависит от сильного потока воздуха в одном направлении.

Oscillating Hydraulic Jump

4. Устойчивый гидравлический прыжок — число Фруда (от 20 до 80)

При устойчивом прыжке поверхность слоя довольно шероховатая, поэтому частицы начинают стремиться в одном направлении с большой скоростью и турбулентностью, потери на трение больше при этом типе прыжка.

Steady Hydraulic Jump

5. Сильный гидравлический прыжок — число Фруда (более 80)

Сильный прыжок — это идеальный прыжок, образующийся, когда потери на трение больше, давление воздуха одинаковое, а скорость очень высока, поэтому потери имеют место.Вода меняет свое состояние с суперкритического на докритическое на очень короткой длине по сравнению со всеми другими типами гидравлических прыжков, поэтому этот прыжок очень предпочтителен в плотинных сооружениях.

Strong Hydraulic Jump

Подробнее:

Что такое плотина? Типы водосливов и водосливов

Гидрологический цикл — процесс и компоненты

Типы дождемеров для измерения количества осадков

Поперечный дренаж и его виды

Гидравлические резервуары — Типы расширительных резервуаров, их функции и применение

,

Что такое стрелочная диаграмма? Сети активности, графики CPM и PERT

Глоссарий качества Определение: стрелочная диаграмма

Также называется: активность на стрелочной диаграмме, диаграмма сети активности, диаграмма сети, диаграмма активности, диаграмма узлов, диаграмма CPM (метод критического пути)

Вариант: PERT (методика оценки и анализа программ) диаграмма

Стрелочная диаграмма — это инструмент для построения диаграмм процессов, используемый для определения оптимальной последовательности событий и их взаимосвязи.Он используется для планирования и определения критического пути через узлы. Метод стрелочной диаграммы показывает требуемый порядок задач в проекте или процессе, лучший график для всего проекта, а также потенциальные проблемы планирования и ресурсов и их решения. Стрелочная диаграмма позволяет рассчитать «критический путь» проекта — последовательность критических шагов, задержки которых могут повлиять на сроки всего проекта, а добавление ресурсов может ускорить проект.

Когда использовать стрелочную диаграмму

  • При планировании и мониторинге задач в рамках сложного проекта или процесса со взаимосвязанными задачами и ресурсами
  • Если вы знаете шаги проекта или процесса, их последовательность и продолжительность каждого шага
  • Когда график проекта имеет решающее значение, с серьезными последствиями для позднего завершения проекта или значительного преимущества для завершения проекта в начале

Схема со стрелками

Необходимые материалы: Клейкие заметки или карточки, маркеры и большая поверхность для письма (газетная бумага или флипчарт).

Рисование сети

  1. Перечислите все необходимые задачи в проекте или процессе. Один из способов — написать каждую задачу на верхней половине карточки или стикера. В середине карточки нарисуйте горизонтальную стрелку, указывающую вправо.
  2. Определите правильную последовательность выполнения задач. Для этого задайте по три вопроса для каждой задачи:
    • Какие задачи должны быть выполнены перед тем, как это можно будет начать?
    • Какие задачи можно выполнять одновременно с этим?
    • Какие задачи должны выполняться сразу после этого?
      Совет: Создайте таблицу с четырьмя столбцами: предыдущие задачи, эта задача, одновременные задачи, следующие задачи для простоты использования.
  3. Схема сети задач. Если вы используете заметки или карточки, расположите их последовательно на большом листе бумаги. Время должно течь слева направо, а параллельные задачи должны быть выровнены по вертикали. Оставьте пространство между карточками.
  4. Между каждыми двумя задачами нарисуйте круги для «событий». Событие отмечает начало или конец задачи и помогает визуально разделить задачи.
  5. Найдите три распространенные проблемные ситуации ниже и перерисуйте их, используя «пустышки» (не настоящие задачи) или дополнительные события.Манекен — это стрелка, нарисованная пунктирными линиями, используемая для разделения задач, которые в противном случае запускались бы и останавливались с одними и теми же событиями или отображали логическую последовательность.
    • Две одновременные задачи начинаются и заканчиваются одним и тем же событием.
      • Решение: Используйте пустышку и дополнительное событие, чтобы разделить их. На рисунке 1 событие 2 и фиктивное значение между 2 и 3 добавлены к отдельным задачам A и B.
    • Задача C не может начаться, пока не будут выполнены обе задачи A и B; четвертая задача, D, не может начаться, пока A не будет завершена, но не должна ждать B.(См. Рисунок 2.)
      • Решение: Используйте пустышку между концом задачи A и началом задачи C.
    • Вторая задача может быть запущена до того, как будет выполнена часть первой задачи.
      • Решение: Добавьте дополнительное событие, в котором может начаться вторая задача, и используйте несколько стрелок, чтобы разбить первую задачу на две подзадачи. На рисунке 3 было добавлено событие 2, разделяющее задачу A.

        Рисунок 1: Макет, разделяющий одновременные задачи

        Рисунок 2: Правильная последовательность удержания манекена

        Рисунок 3: Использование дополнительного события

  6. Если сеть исправна, пометьте все события последовательно номерами событий в кружках.Может быть полезно обозначить все задачи последовательно, используя буквы.

Планирование: метод критического пути (CPM)

  1. Определите время выполнения задачи — наилучшая оценка времени, которое должно потребоваться для каждой задачи. Для единообразия используйте одну единицу измерения (часы, дни или недели). Напишите время на стрелке каждой задачи.
  2. Определите «критический путь», самый длинный путь от начала до конца проекта. Отметьте критический путь жирной линией или цветом.Вычислите длину критического пути (сумму времени выполнения всех задач на пути).
  3. Рассчитайте самое раннее время, когда каждая задача может начинаться и завершаться, исходя из того, сколько времени занимают предыдущие задачи. Они называются самым ранним стартом (ES) и самым ранним финишем (EF). Начните с первой задачи, где ES = 0, и двигайтесь вперед. Нарисуйте квадрат, разделенный на четыре квадранта, как на рисунке 4. Напишите ES в верхнем левом поле и EF в верхнем правом углу.

    По каждому заданию:

    • Самый ранний запуск (ES): самый большой EF задач, ведущих к этому
    • Самое раннее завершение (EF): ES + время задачи для этой задачи

    Рисунок 4: Временной интервал стрелочной диаграммы

    ES Самое раннее
    начало

    EF Самое раннее
    закончить

    LS Последние
    начало

    LF Последняя отделка

  4. Рассчитайте время начала и завершения каждой задачи без нарушения графика проекта, исходя из того, сколько времени займет выполнение последующих задач.Они называются последним началом (LS) и последним окончанием (LF). Начните с последней задачи, где последний конец — это крайний срок проекта, и работайте в обратном направлении. Напишите LS в нижнем левом поле и LF в нижнем правом поле.
    • Последняя обработка (LF): самая маленькая LS из всех задач, следующих сразу за этой
    • Последний запуск (LS): LF — время задачи для этой задачи
  5. Рассчитайте время простоя для каждой задачи и для всего проекта.

    Полный резерв — это время, в течение которого задание может быть отложено без задержки графика проекта.

    Общий провисание: LS -ES = LF -EF

    Свободный резерв — это время, в течение которого задача может быть отложена, не влияя на раннее начало любой последующей работы.

    Свободный резерв: самый ранний ES из всех задач, следующих сразу за этим — EF

Рисунок 5: Пример заполненной стрелочной диаграммы

Адаптировано из The Quality Toolbox, Second Edition , ASQ Quality Press.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *