Анализ режимов работы системы отопления с элеваторным смешением

В. А. Петрущенков

АНАЛИЗ 

РЕЖИМОВ РАБОТЫ 

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 

С ЭЛЕВАТОРНЫМ 

СМЕШЕНИЕМ

СТРАТА

Санкт-Петербург

2016

Учебное пособие для вузов по направлению 
"Теплоэнергетика и теплотехника»

В. А. Петрущенков

АНАЛИЗ 

РЕЖИМОВ РАБОТЫ 

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 

С ЭЛЕВАТОРНЫМ 

СМЕШЕНИЕМ

СТРАТА

Санкт-Петербург

2016

Учебное пособие для вузов 

Валерий Петрущенков. Анализ режимов работы системы отопления с 
элеваторным смешением: учебное пособие / Петрущенков В. А. — СПб.: 
ООО «Страта», 2016. — 64 с.

ISBN 978-5-906150-75-2

В учебном пособии детально изучено поведение системы отопления с 
элеваторным смешением на нерасчетных режимах работы. Определена точность 
вычислений, вы-полняемых с помощью рекомендованных к применению расчетных 
соотношений для элеваторных узлов при расположении выходного сечения сопла 
элеватора на входе в цилиндрическую камеру смешения и на расстоянии от нее.

Исследование работы системы отопления проведено для различных проектных 

температурных графиков регулирования тепловых сетей, применяемых на практике. 

Рассмотрено поведение системы отопления при изменении величины сопротив
ления регулировочной арматуры, расположенной на линии смешения, до и после системы отопления, перед элеваторным узлом в подающей линии. В зависимости от сопротивления соответствующего регулирующего органа определены коэффициент 
смешения, температуры теплоносителя на входе и на выходе из системы отопления, 
расходы сетевой воды и циркуляционного потока, тепловой мощности системы отопления, средней температуры помещений.

Исследовано влияние циркуляционного гравитационного напора на работу систе
мы отопления при низких располагаемых напорах перед элеваторным узлом. Приводится оценка параметров системы отопления при существенном снижении температуры прямой сетевой воды.

В результате выполненного исследования показано, что поведение системы ото
пления с элеваторным смешением при изменении сопротивления регулирующей арматуры и приборов отопления является достаточно консервативным. Сопротивление 
арматуры существенно влияет на величину коэффициента смешения, но эта зависимость значительно слабее для тепловой мощности системы отопления, средней температуры воздуха в помещениях, температур и расходов теплоносителей.

УДК 536
ББК 31.3
П 31

УДК 536
ББК 31.3

ISBN 978-5-906150-75-2

© Петрущенков В. А., текст, 2016
© ООО «Страта», 2016

П 31  

Оглавление 

Перечень условных обозначений и сокращений……………………
Введение……………………………………………………………...

4 
7 

1. ОБЗОР МЕТОДОВ РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РАБОТЫ
ЭЛЕВАТОРНЫХ УЗЛОВ……………………………………...…………… 
9 

2. ВЫВОД И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ
ЭЛЕВАТОРНОГО УЗЛА ПРИ РАСПОЛОЖЕНИИ СОПЛА          
У ВХОДА В КАМЕРУ СМЕШЕНИЯ…………………………………………
12

3. ВЫВОД И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ
ЭЛЕВАТОРНОГО УЗЛА ПРИ РАСПОЛОЖЕНИИ СОПЛА НА 
РАССТОЯНИИ ОТ ВХОДА В КАМЕРУ СМЕШЕНИЯ……………
25 

4. ВЛИЯНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ РЕГУЛИРОВОЧНОЙ
АРМАТУРЫ НА РАБОТУ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ................... 
28 

5. РАБОТА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ
ДЕЙСТВИЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ГРАВИТАЦИОННОГО 
НАПОРА…………………………………………………………………………...
52

6. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРЯМОЙ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
НА РАБОТУ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ……………………….……… 
60 

Выводы….…………………………………………………………….
Библиография…...……………………………………………………

61 
63 

Перечень условных обозначений и сокращений 

 

Условные обозначения 

 
p0, pн, pк, p3, pc — давление активного потока перед соплом, под
мешиваемого потока на входе в приемную камеру, цилиндрическую 
камеру смешения и на выходе из нее, на выходе из диффузора;  

h2=pc−pн — перепад давлений, создаваемый элеватором для 

подмешиваемого потока; 

hк=pн−pк — потери давления подмешиваемого потока на участке 

между входом в приемную камеру и цилиндрическую камеру смешения;  

h0=p0−pн, — перепад давлений по сетевой воде на элеваторном 

узле; 

hЕ — гравитационный циркуляционный напор в контуре систе
мы отопления; 

ρ — плотность воды; 
fр, fн, f3 — площади выходного сечения сопла, подмешиваемого 

потока на входе в цилиндрическую камеру смешения, камеры смешения (f3=fн+fр);  

fр1, fр2, fн2 — площади сечения струи, истекающей из сопла, на сре
зе сопла, на входе в камеру смешения и площадь сечения подмешиваемой струи на входе в камеру смешения; 

n = f3 f3 − fр1⁄
 — параметр; 

m — параметр процесса теплоотдачи приборов отопления; 
dр, d3 — диаметр выходного сечения сопла, камеры смешения; 
ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4 — коэффициенты скорости процессов течения в 

сопле, цилиндрической камере смешения, диффузоре, приемной камере;  

G0, Gн — массовые расходы активного и подмешиваемого пото
ков;  

G1 — расход проточного потока через систему отопления при об
ращении течения в линии подмешивания; 

u=Gн/G0 — коэффициент смешения;  
G00 – расход через сопло при пренебрежимо малом сопротивле
нии вентиля В;  

w2, w3, w5 — скорости активного потока на выходе из сопла, сме
си на выходе из цилиндрической камеры смешения, подмешиваемого 
потока на входе в камеру смешения; 

А, В, С, ψ — вспомогательные алгебраические функции; 

SA, SB, SC, SD, Sот, SSOT — гидравлические сопротивления регулиру
ющей арматуры на входе в сопло, на линии подмешивания, на подающей линии системы отопления, на обратной линии системы отопления, системы отопления, состоящей из трубопроводов и приборов 
отопления, системы отопления с регулирующими вентилями C и D;  

hA, hB, hC, hD, hот, hSOT — соответствующие указанным сопротивле
ниям потери напора (в формулах измеряются в Па, в численных примерах в м в. ст.); 

tв.р, tв — температура воздуха в отапливаемых помещениях в рас
четных и нерасчетных условиях; 

τ01 — температура сетевой воды в подающей линии;  
τр

′ , τр

′′, τ′ , τ′′ — температура воды на выходе из элеваторного узла 

и на выходе из системы отопления в расчетных и нерасчетных условиях; 

tн.о — расчетная температура наружного воздуха; 
Q, Qр — тепловая мощность системы отопления в расчетных и 

нерасчетных условиях. 

 

Индексы  

 

opt — оптимальный режим; 
р1 — сечение активного потока на срезе сопла; 
р2 — сечение активного потока на входе в камеру смешения; 
min — режим минимального расхода в системе отопления; 
кр — критический режим;  
р — расчетный параметр; 
SOT — параметр контура системы отопления. 
 

Перечень сокращений 

 
ЦКС — цилиндрическая камера смешения.