Hydraulische pijl (hydraulische pijl, hydraulische afscheider) – wat is het en waarom is het nodig?

Doel en werkingsprincipe:

De hydraulische pijl (hydraulische pijl, hydraulische afscheider) dient voor het scheiden en verbinden van de primaire en secundaire circuits van het verwarmingssysteem. Tegelijkertijd wordt het secundaire circuit opgevat als een set warmtecircuits – vloerverwarmingslussen, radiatorverwarming en warmwatervoorziening.

Omdat de belasting op deze subsystemen niet constant is, zijn de thermo-hydraulische parameters (temperatuur, debiet, druk) van het secundaire circuit als geheel ook variabel. Tegelijkertijd is voor de normale werking van de warmtebron (ketel) stabiliteit van deze eigenschappen wenselijk. De stabiliteit van de warmtegenerator wordt gewaarborgd door de hydraulische schakelaar die is geïnstalleerd tussen de ketel en de verbruikers (fig. 1).

Fig. 1. Hydroarrow in het verwarmingssysteem.
               De werking van de hydraulische afscheider is gebaseerd op een significante toename van de dwarsdoorsnede van de koelvloeistofstroom: de hydroarrow is in de regel zodanig
gemaakt dat de diameter van zijn behuizing (lamp) is driemaal de diameter van de grootste verbindingsbuis of dat de doorsnede van de behuizing gelijk is aan de totale doorsnede van alle leidingen.
Met een drievoudige toename van de diameter van de stroom, neemt de snelheid met negen af en neemt de dynamische druk met 81 keer af (zowel daar als er is een kwadratische afhankelijkheid).
Dit stelt ons in staat te beweren dat de drukval tussen de pijpleidingen die zijn aangesloten op het hydraulische pistool te verwaarlozen is.

Bedrijsmodi.

Over de hydroarrow gesproken, ze trekken vaak een analogie met de spoorwegpijl. Hun werk is echt vergelijkbaar: beide apparaten stellen de gewenste bewegingsrichting in, in het ene geval – transport, in het andere – koelvloeistof. Het verschil is dat het “schakelen” van de hydro-pijl geen externe inspanningen vereist, maar op zichzelf plaatsvindt, afhankelijk van het verbruik van warmte en warm water. Hieronder staan de bedrijfsmodi van de hydraulische afscheider.

Modus 1.

De belasting van het verwarmingssysteem is zodanig dat het debiet van de primaire en secundaire samenvallen, dwz dat de warmtedrager die door de ketel wordt verwarmd volledig op de verbruikers wordt overgedragen, en dit is voldoende (G1 = G11 = G2 = G21, T1 = T11, T21 = T2). In dit geval wordt de hydroarrow rechtstreeks ‘ingeschakeld’ en werkt deze als twee afzonderlijke pijpleidingen. Het bewegingsdiagram, het chromatogram van de snelheden en drukken van het koelmiddel in het scheidingshuis worden voor deze modus getoond in Fig. 2. Deze modus kan bezinking worden genoemd.
Fig. 2.

Modus 2.

Het verwarmingssysteem is geladen. Het totale verbruik van verbruikers overschrijdt  de stroom in het warmtebroncircuit (G1 <G11, T1> T11; T21 = T2; G1 = G2; G11 = G21).  Het verschil in kosten wordt gecompenseerd door een mengsel van een deel van de koelvloeistof van zijn “retour” naar de toevoerleiding van het secundaire circuit (afb. 3). De modus wordt beschreven  door de volgende  formules: ΔТ1 = Т1 – Т2 = Q / c · G1, ΔТ2 = Т11 – Т21 = Q / c · G11, Т2 = Т1 – ΔТ1, Т11 = Т21 + ΔТ2.  Afb. 3.

Modus 3.

Het warmteverbruik wordt verminderd (bijvoorbeeld in het laagseizoen) en het koelvloeistofdebiet in het secundaire circuit is lager dan in het primaire circuit (G1> G11, T1 = T11, T21 ˂ T2 , G1 = G2, G11 = G21).  In dit geval keert het overtollige koelmiddel terug naar de ketel via de hydroarrow, zonder in het secundaire circuit te vallen (fig. 4).
Berekeningsformules:  ΔТ1 = Т1 – Т2 = Q / c · G1; ΔТ2 = Т11 – Т21 = Q / s · G11; T2 = T1 – AT1; T11 = T1; T21 = T11 – ΔT2.
Deze modus is optimaal als het nodig is om de ketel te beschermen tegen de zogenaamde lage-temperatuur corrosie. Fig. 4.
 Bij afwezigheid van stromingen langs de circuits van het verwarmingssysteem, interfereert de hydraulische afscheider niet met de natuurlijke (door zwaartekrachten) circulatie van het koelmiddel, zoals weergegeven door het chromogram getoond in Fig. 5.

Fig. 5. Chromogram van temperatuur in statische modus Ontwerp en uitrusting Vanwege een sterke afname van de stroomsnelheid in het hydraulische pistool, het ontwerp en de ruimtelijke locatie (geldt voor verticale hydraulische afscheiders), is dit element een ideaal punt in het systeem voor het verwijderen van lucht en slib van het koelmiddel. (Merk echter op dat niet alle fabrikanten dergelijke functies implementeren).

In fig. 6. toont de hydroarrow VT.VAR.00 (diagram, ontwerp en afmetingen), geleverd  door VALTEC als een van de modules van het VARIMIX snelmontagesysteem. Om de lucht die zich ophoopt in het bovenste deel van de kolf te verwijderen, is de afscheider uitgerust met een automatische ontluchter 1, is een aftapkogelkraan 2 voorzien voor afvoer van sediment en aftappen van de warmtedrager. thermomanometer 3 is voorzien, temperaturen in de retourleiding zijn thermometer 4.  Er zijn ook aansluitingen voor temperatuursensoren 6, 7 op de aanvoer- en retourleidingen (sluit ons files op). De behuizing van de hydraulische afscheider is gemaakt van OTS 60Pb2 brons. Technische kenmerken van de module worden gegeven in de tabel. 1.

Afb. 6. Schema en constructie van de hydroarrow VT.VAR.00 Tabel 1.

Technische kenmerken van de VT.VAR.00 hydroarrow
Karakteristieke waarde Werkdruk, MPa 1,0
Testdruk, MPa 1,5
Maximale temperatuur van het werkmedium, ° С 120
Toegestane omgevingstemperatuur, ° С Van 0 tot +60
Toegestane relatieve vochtigheid van de omgeving,% 80
Maximale stroomsnelheid, kg / u 4500
Maximale aangesloten warmteafgifte (bij ΔТ = 20 ° С),
kW 104 Setgewicht, g 4500 Aansluiting op collectoren VT-fitting .0 606 1 1/4
Gemiddelde volledige levensduur,
jaren 50 In 2015 kondigde VALTEC de release
van de VT.VAR05.SS roestvrijstalen hydraulische afscheider aan.Door de keuze van het lichaamsmateriaal konden de kosten van het product worden verlaagd, waardoor het een hoge sterkte en corrosieweerstand kreeg.  Tegelijkertijd hebben de ontwikkelaars ook het ontwerp van de hydroarrow verbeterd (Fig. 7),  aangevuld met een geperforeerd schot om warmteverlies door convectie van het koelmiddel te verminderen – van ongeveer 7 tot 2-3%, evenals een spiraalvormige geperforeerde afscheider – voor een intensievere afvoer van lucht uit het werkmedium. Fig. 7.

Het ontwerp van de hydroarrow VT.VAR05.SS:

1 – manometer,
2 – aftapkraan,
3 – automatische ontluchter,
4 – afsluiter,
5 – extra schroefdoppen,
6 – schroefdoppen voor extra sproeiers,
7 – spiraalvormige geperforeerde afscheider,
8 – geperforeerde scheidingswand.

De roestvrijstalen hydraulische naald is uitgerust met een automatische ontluchter met  een afsluiter, een aftapkraan en een manometer.  Bovendien zijn er op het lichaam sproeiers voor een thermometer,
temperatuursensor, magnetische slibvang. De afscheider is ontworpen voor verwarmingssystemen met werkdrukken tot 10 bar en temperaturen tot 110 ° C.

Het maximale thermische vermogen bij ΔТ = 20 ° С  is 120 en 200 kW voor modellen met  een nominale diameter van 1 en 1 1/4 “respectievelijk.

Berekeningsvoorbeeld.

We berekenen de temperaturen T2, T11 en T21 voor een verwarmingssysteem
met een thermisch vermogen Q = 45 kW
met een aanvoertemperatuur T1 = 80 ° C,
debiet in het primaire circuit G1 = 1500 kg / h
terwijl debiet in het secundaire circuit G11 = 3000 kg / u (“geladen” bedrijfsmodus)Formules en berekeningsresultaten zijn samengevat in Tabel 2.Tabel 2. Procedure voor het berekenen van werknemersparameters Waarde Formule,
berekening Waarde Secundair debiet in de primaire circuit,
kg / s G1 = G1 / 3600 = 1500/3600 0.417
Secundair debiet in het secundaire circuit, kg / s G11 = G11 / 3600 = 3000/3600 0.833Temperatuurverschil in het primaire circuit, ° С ΔТ1 = Q / c · G1 = 45000 / (4186 · 0,417) 25,78Temperatuurverschil in het secundaire circuit, ° С ΔТ2 = Q / c · G11 = 45000 / (4186 · 0.833) 12.91Retourtemperatuur van het primaire koelmiddel, ° С T2 = T1 – ΔТ1 = 80 – 25.78 54.22Retourtemperatuur van het secundaire koelmiddel, ° C T21 = T2 54.22Directe secundaire vloeistoftemperatuur, ° C T11 = T21 + ΔT2 = 54.22 + 12.91 67.13

Naast de informatie: 

1) in de regel is een hydraulische schakelaar voorzien  in verwarmingssystemen met een vermogen van 40 kW;2) bij het ontwerpen van een systeem met een hydraulische afscheider van een conventioneel ontwerp, moet rekening worden gehouden met een afname van het thermisch vermogen van ongeveer 10%.