Зерновой элеватор принцип работы

Назначение и функции узла

Вода в сетях централизованного теплоснабжения достигает температуры 150 °С и движется по наружным магистралям под давлением 6—10 Бар. Зачем поддерживаются столь высокие параметры теплоносителя:

1. Чтобы высокотемпературные котлы либо другое теплосиловое оборудование функционировало с максимальным КПД.
2. Для доставки нагретой воды в районы, отдаленные от котельной или ТЭЦ, сетевые насосы должны создавать приличный напор. Тогда на тепловых вводах близлежащих зданий давление достигает 10 Бар (опрессовка – 12 Бар).
3. Транспортировка перегретого теплоносителя выгодна экономически. Тонна воды, доведенная до 150 градусов, содержит значительно больше тепловой энергии, нежели аналогичный объем при 90 °С.

Справка. Теплоноситель в трубах не обращается в пар, поскольку находится под давлением, удерживающим воду в жидком агрегатном состоянии.

Элеватор — это энергонезависимое устройство, понижающее давление и температуру входящего теплоносителя путем подмешивания охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Показанный выше на фото элемент входит в состав схемы теплового узла, устанавливается между подающим и обратным трубопроводом.

Третья функция элеватора – обеспечить циркуляцию воды в домовом контуре (как правило, однотрубной системы). Вот почему данный элемент представляет интерес – при внешней простоте он совмещает 3 устройства – регулятор давления, смесительный узел и водоструйный циркуляционный насос.

Элеватор что это такое

Чтобы понять и разобраться, что собой представляет этот элемент, лучше всего спуститься в подвал здания и посмотреть воочию. Но если у вас нет желания покидать ваш дом, то можно ознакомиться с фото и видео файлами в нашей галерее. В подвале среди множества задвижек, клапанов, трубопроводов, манометров и термометров вы обязательно найдете этот узел.

Предлагаем вначале разобраться в принципе работы. К зданию подводится горячий теплоноситель для систем отопления от районной котельной, и отводиться охлажденный.

Для этого требуются:

• Трубопровод подачи – выполняет поставку горячего теплоносителя к потребителю;
• Трубопровод обратки – выполняет работу по отводу охлажденного теплоносителя и возврата его в районную котельную.

Типовая схема элеваторного узла отопления

На несколько домов, а в некоторых случаях и на каждый, если дома большие, оборудуются тепловые камеры. В них происходит распределение теплоносителя между домами, а также установлена запорная арматура, которая служит для отсечения трубопроводов. Также в камерах могут выполняться дренажные приспособления, которые служат для опустошения труб, например, для ремонтных работ. Далее процесс зависит от температуры теплоносителя.

В нашей стране есть несколько основных режимов работы районных котельных:

• Подача 150 и обратка 70 градусов Цельсия;
• Соответственно 130 и 70;
• 95 и 70.

Выбор режима зависит от широт проживания. Так, например, для Москвы будет достаточно графика 130/70, а для Иркутска понадобится график 150/70. Названия этих режимов имеют числа максимальной нагрузки трубопроводов. Но в зависимости от температуры воздуха за окном, котельная может работать при температурах 70/54.

Узел в подвале

Делается это для того, чтобы не было перегрева в помещениях и чтобы в них было комфортно находиться. Выполняется эта регулировка на котельной и является представителем центрального типа регулировки. Интересным является тот факт, что в европейских странах выполняется другой тип регулировки – местный. То есть происходит регулировка на самом объекте теплоснабжения.

Тепловые сети и котельные в таком случаях работают по максимальному режиму. Стоит сказать, что наиболее высокая производительность котельных агрегатов достигается именно при максимальных нагрузках. Теплоноситель для систем отопления приходит к потребителю и уже по месту регулируется специальными механизмами.

Эти механизмы состоят из:

• Датчиков температуры наружного воздуха и внутреннего;
• Сервопривода;
• Исполнительного механизма с клапаном.

Такие системы оборудуются индивидуальными приборами для учета тепловой энергии, за счет этого достигается большая экономия денежных ресурсов. По сравнению с элеваторами такие системы менее надежны и долговечны.

Так вот, если теплоноситель имеет температуру не более 95 градусов, то главной задачей является качественное физическое распределения тепла по всей системе. Для достижения этих целей применяют коллекторы и балансировочные краны.

Грязевик для узла, который требует инструкция по эксплуатации

Но в том случае, когда температура выше 95 градусов, то её нужно немного уменьшить. Этим и занимаются элеваторы в системе отопления, они подмешивают к подающему трубопроводу охлажденную воду с обратного.

Важно. Процесс регулировки элеваторным узлом является самым простым и дешевым механизмом, главное правильно произвести расчет элеватора отопления.

Функции и характеристики

Как мы уже с вами разобрались, элеватор системы отопления занимается охлаждением перегретой воды до заданной величины. Затем эта подготовленная вода поступает в батареи отопления в каждой квартире.

Этот элемент выполняет повышение качества работы всей системы здания и при правильном монтаже и подборе выполняет две функции:

• Смесительную;
• Циркуляционную.

Преимущества, которыми обладает элеваторная система отопления:

• Простота конструкции;
• Высокая эффективность;
• Не требуется подключение к электрическому току.

Недостатки:

• Нужен точный и качественный расчет и подбор элеватора отопления;
• Нет возможностей регулировать температуру на выходе;
• Нужно соблюдать перепад давления между подачей и обраткой в районе 0,8-2 бар.

В наше время такие элементы получили огромное распространение в хозяйстве тепловых сетей. Это обуславливается их преимуществами, такими как устойчивость к изменению гидравлических и температурных режимов. К тому же они не требуют постоянного присутствия человека.

Составляющие части

Важно. Расчет, подбор и настройку элеваторов не стоит выполнять своими руками, это дело лучше оставить для специалистов, так как ошибка выбора может привести к большим проблемам.

Конструкция

Элеватор состоит из:

• Камеры разрежения;
• Сопла;
• Струйного элеватора.

Среди теплотехников есть понятие как обвязка узла элеватора. Оно заключается в установке необходимой запорной арматуры, манометров и термометров. Все это в сборе и является узлом.

Важно! На сегодняшний день производители реализуют элеваторы, которые способны благодаря электрическому приводу выполнять регулировку сопла. При этом есть возможность выполнять регулировку расхода теплоносителя в автоматическом режиме. Но стоит также отметить, что такое оборудование пока не отличается высокой степенью надежности.

Приблизительные температуры

Принцип работы элеватора

Внешне конструкция напоминает большой тройник из металлических труб с присоединительными фланцами на концах. Как устроен элеватор внутри:

• левый патрубок (смотри чертеж) представляет собой сужающееся сопло расчетного диаметра;
• за соплом располагается смесительная камера цилиндрической формы;
• нижний патрубок служит для присоединения обратной магистрали к смешивающей камере;
• правый патрубок – это расширяющийся диффузор, направляющий теплоноситель в отопительную сеть многоэтажного дома.

Примечание. В классическом исполнении элеватор не требует подключения к домовой электросети. Обновленный вариант изделия с регулируемым соплом и электроприводом присоединяется к внешнему источнику питания.

Стальной элеваторный узел подключается левым патрубком к подающей магистрали централизованной тепловой сети, нижним – к обратному трубопроводу. С обеих сторон элемента ставятся отсекающие задвижки, плюс сетчатый фильтр – отстойник (иначе – грязевик) на подаче. Традиционная схема теплового пункта с элеватором также включает манометры, термометры (на обеих линиях) и прибор учета потребленной энергии.

Теперь рассмотрим, как работает элеваторная перемычка:

1. Перегретая вода из сети теплоснабжения проходит через левый патрубок к соплу.
2. В момент прохождения сквозь узкое сечение сопла под высоким давлением течение потока ускоряется согласно закону Бернулли. Начинает действовать эффект водоструйного насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя в системе.
3. В зоне смесительной камеры напор воды снижается до нормы.
4. Струя, движущаяся с высокой скоростью в диффузор, создает разрежение в камере смешивания. Возникает эффект эжекции – поток жидкости с более высоким давлением увлекает через перемычку теплоноситель, возвращающийся из отопительной сети.
5. В камере элеватора отопления происходит перемешивание охлажденной воды с перегретой, на выходе из диффузора получаем теплоноситель нужной температуры (до 95 °С).

Уточнение. Стоит отметить, что элеваторный узел также использует в работе принцип инжекции – смешивание двух струй с одновременной передачей энергии. Напор результирующего потока становится меньше, чем первоначального, но больше подсасываемого из обратки. Более понятно процесс показан на видео:

Главное условие нормальной работы элеватора – достаточный перепад давлений между магистральной подачей и обратной линией. Указанной разницы должно хватить на преодоление гидравлического сопротивления домового отопления и самого инжектора. Обратите внимание: вертикальная перемычка врезается в обратку под углом 45° для лучшего разделения потоков.

Технологическая схема элеватора — показать все что скрыто

Блоги

Владимир Поперечный

21 Ноября 2021, 10:00

3427

Уверен, что если не каждый, то многие читатели сталкивались с технологической схемой элеватора. Кто-то вникал в чертеж, кто-то, на объекте.

Для элеватора — это один из основных документов и один их первых чертежей в проекте строительства. Технологическую схему анализируют все — заказчик, поставщик оборудования, эксперт, строитель.

Вопрос ответственный — построив элеватор без понимания всех возможных потоков, можно столкнуться с неспособностью выполнить определенную операцию. Или наоборот, без понимания возможности изменения маршрутов на случай поломки, элеватор вообще может остановится в сезон.

Но несложная, казалось бы, задача — просмотреть если ли пара-тройка потоков для двух-трех типовых партий зерна становится все сложнее с каждой минутой. Начинаешь «вникать» в технологическую схему. Проверяешь наличие тех или иных потоков, уточняешь (а зачастую отстаиваешь) необходимость других.

Технологическую схему проектировщик детализирует схемой «основных» поточных линий. Но беглый взгляд подсказывает, что помимо основных потоков есть еще и второстепенные, которых, оказывается, на порядок больше основных. Описываешь второстепенные потоки. Параллельно «держишь в голове» производительность оборудования. Рассматриваешь одновременное выполнение нескольких потоков для различных партий зерна (по культуре, объему).

И здесь понимаешь, что теория о краткосрочной памяти человека про запоминание максимум семи единиц — чистая правда. И эти единицы далеко не параллельные потоки — а единицы оборудования одного потока.

Анализ потоков схемы — первый шаг к более полному использованию оборудования, рациональной организации работы. Уже потом понимаешь, что было бы неплохо «увидеть» как работает эта схема, как заполняются емкости, дорабатывается зерно. Поэкспериментировать для различных партий, с повышенной влажностью, например. Для малых объемом, различных скоростей выгрузки культур из бункеров и силосов и т.д. Подправить схему и посмотреть еще разок, что получилось. Так сказать, «сбалансировать» технологическую схему, что ли.

И результат был бы достойный — уменьшение расхода электроэнергии, травмируемости зерна, простоев автомобилей, вагонов, судов. Это экономия на лишнем транспортном оборудовании, нерациональных емкостях, снижение затрат на эксплуатацию и увеличение оперативных возможностей элеватора.

Частое повторение этих расчетов само по себе, как бы, заставило разработать несложный софт – редактора технологических схем. Разумеется с функционалом по анализу и моделированию. Ну, точнее, приступить к разработке. Потому как дефицита в пожелании новых функций не наблюдается.

В целом программа напоминает обычный редактор CAD-системы. Пользователь имеет возможность построить технологическую схему элеватора просто создавая/перетаскивая те или иные объекты на рабочем столе программы, соединяя их инженерными сетями (самотеки, аспирация), устанавливая характеристики оборудования (от объема, производительности и длины оборудования, до угла наклона и переходных секций самотеков).

Помимо простоты создания и редактирования схемы, на сегодняшний день автоматически рассчитываем все потоки элеватора с характеристиками (длина пробега зерна в потоке, скорость движения, критические точки производительности, электропотребление, др.), параллельно работающие потоки, потоки через оборудование или самотек, между оборудованием.

Программа умеет автоматически проверять схему на наличие основных потоков, втоматически генерировать чертежи поточных линий, спецификации технологического оборудования, пояснительной записки.

На стадии тестирования модуль оперативного расчета работы элеватора по различным планам поступления, хранения и отгрузки зерна.

Владимир Поперечный

Технические характеристики стандартных изделий

Линейка элеваторов заводского изготовления состоит из 7 типоразмеров, каждому присвоен номер. При подборе учитывается 2 основных параметра – диаметр горловины (камеры смешения) и рабочего сопла. Последнее представляет собой съемный конус, который при необходимости меняется.

Замена сопла производится в двух случаях:

1. Когда проходное сечение детали увеличивается в результате естественного износа. Причина выработки – трение абразивных частиц, содержащихся в теплоносителе.
2. Если необходимо изменить коэффициент смешивания – повысить либо снизить температуру воды, подающейся в домовую систему теплоснабжения.

Номера стандартных элеваторов и основные размеры приведены в таблице (сопоставляйте с обозначениями на чертеже).

Обратите внимание: в технических характеристиках не указывается проходное сечение сопла, поскольку этот диаметр рассчитывается отдельно. Чтобы подобрать номер готового элеваторного тройника под конкретную отопительную систему, необходимо также вычислить потребный размер смесительно-инжекционной камеры.

Расчет и подбор элеватора по номеру

Сразу уточним порядок действий: первым делом рассчитывается диаметр смешивающей камеры и выбирается подходящий номер элеватора, затем определяется размер рабочего сопла. Диаметр инжекционной камеры (в сантиметрах) вычисляется по формуле:

Участвующий в формуле показатель Gпр – это реальный расход теплоносителя в системе многоквартирного дома с учетом ее гидравлического сопротивления. Величина рассчитывается так:

• Q – количество теплоты, расходуемое на обогрев здания, ккал/ч;
• Тсм – температура смеси на выходе из элеваторного тройника;
• Т2о – температура воды в обратной линии;
• h – сопротивление всей разводки отопления вместе с радиаторами, выраженное в метрах водного столба.

Справка. Чтобы вставить в формулу непонятные килокалории, нужно знакомые ватты умножить на коэффициент 0.86. Метры водного столба преобразуются в более распространенные единицы: 10.2 м вод. ст. = 1 Бар.

Пример подбора номера элеватора. Мы выяснили, что реальный расход Gпр составит 10 тонн смешанной воды за 1 час. Тогда диаметр смесительной камеры равен 0.874 √10 = 2.76 см. Логично взять смеситель №4 с камерой 30 мм.

Теперь выясняем диаметр узкой части сопла (в миллиметрах) по следующей формуле:

• Dr – определенный ранее размер инжекторной камеры, см;
• u – коэффициент смешивания;
• Gпр – наш расход готового теплоносителя на подаче в систему.

Хотя внешне формула кажется громоздкой, но в действительности расчеты не слишком сложные. Остается неизвестным один параметр – коэффициент инжекции, вычисляемый так:

Все обозначения из данной формулы мы расшифровали, кроме параметра Т1 – температуры горячей воды на входе в элеватор. Если предположить, что ее величина составляет 150 градусов, а температура подачи и обратки 90 и 70 °С соответственно, искомый размер Dc выйдет 8.5 мм (при расходе 10 т/ч воды).

Когда известна величина напора Нр на входе в элеватор со стороны централи, можно воспользоваться альтернативной формулой определения диаметра:

Замечание. Результат вычисления по последней формуле выражается в сантиметрах.

Элеваторное оборудование

Комплекс по переработке и хранению зерна состоит из ряда технологически увязанных объектов, совокупность которых может принципиально отличаться в зависимости от назначения комплекса: элеватор, мельница, комбикормовый завод, крупозавод, маслозавод. Современный элеватор состоит из комплекса оборудования для хранения зерна (металлических емкостей) и транспортного оборудования (норий и конвейеров). Металлические элеваторы комплектуются системами температурного контроля и аэрации. В составе современного элеватора обязательно имеются лаборатория и весовое оборудование для контроля качества и количества поступающего и отгружаемого зерна. В таком элеваторе зерно улучшает свои качественные показатели после его сушки и очистки от примесей.

Как правило, комплекс состоит из таких объектов:

— Пункт приёмки зерна из автотранспорта, состоящий из автоопрокидывателя, приемного бункера (завальная яма), транспортёров и норий, системы аспирации пыли. Предназначен для приемки зерна из автомашин с прицепом длиной до 18 м и грузоподъемностью 60 тонн. В зависимости от производительности и технологической схемы комплекса такой пункт проектируют на 1, 2 или более проездов. Производительность пункта приёмки на один проезд определяется технологическим временем разгрузки одной машины (время заезда-выезда, открывание-закрывание бортов, подъём-опускание автоопрокидывателя) и обычно составляет 100-120 т/ч.

— Рабочая башня, в которой располагается очистительное оборудование, является основным технологическим и наиболее ответственным сооружением элеватора. Она предназначена для доставки зерна поступающего от приемных устройств, его очистки и распределения по емкостям или другим объектам комплекса. Конструктивно рабочая башня представляет собой многоэтажное сооружение на основе мощного стального каркаса обшитого профилированными оцинкованными листами. В башне расположено очистительное оборудование (скальператоры, сепараторы), нории (не меньше трёх) для подъема зерна на верхние галереи, очистки и отгрузки, система аспирации, бункерные (поточные) весы.

— Управляемая компьютером современная вакуумная зерносушилка способна работать в автоматическом режиме, поддерживая равномерную заданную влажность зерна на выходе из сушилки благодаря применению новейших передовых технологий сушки.

— Металлические ёмкости для хранения зерна (силосы) установленные на бетонных основаниях с разной вместимостью от 100 до 10000 тонн, расположенные в ряд или другим способом в зависимости от их количества и технологической схемы. В свою очередь ёмкости разделяют на силосы с плоским бетонным основанием и силосы с конусным металлическим днищем. Для вентилирования зерна в силосах с плоским основанием предусматриваются специальные каналы, а в силосах с конусным днищем устанавливается специальная система активного вентилирования. Емкости конструктивно увязаны с верхними и нижними галереями. Верхние галереи состоят из стальных конструкций, опирающихся на стойки и крыши силосов, на которых располагаются транспортеры для загрузки силосов и проходы для обслуживания. Нижние галереи, как правило, выполняются в виде железобетонных тоннелей высотой не менее 2 м в фундаментах силосов и предназначены для размещения в них транспортёров для выгрузки емкостей.

— Устройство приемки-отгрузки зерна в железнодорожные вагоны, позволяющее выгружать одновременно 1, 2, или более вагонов. Оно имеет крытую наземную конструкцию и подземную часть, в которой размещается транспортное оборудование. Для предотвращения образования пыли во время разгрузки/загрузки вагонов устанавливается специальная система аспирации.

— Лаборатория, имеющая в своём распоряжении автоматические пробоотборники и оборудование для экспресс-анализа поступающего зерна, за считанные секунды определяет различные качественные показатели зерна. Обычно размещается в одном корпусе с администрацией элеватора.

— Весовой комплекс, состоящий из автомобильных (длиной 20м) и вагонных электронных весов, предназначен для определения количества принимаемого и отпускаемого зерна.

Какие плюсы дает собственный элеватор?

Экономия на транспортировке зерна. Выбор оптимального месторасположения элеватора в несколько раз сокращает расходы на транспортировку зерна к месту хранения и дальнейшую отгрузку потребителям.

Точность измерений. В элеваторе устанавливаются современные тензометрические весы. Собственник получает информацию на компьютер о поступлении и наличии зерна в режиме реального времени. Это дает возможность избежать «погрешностей» измерения веса, засоренности, влажности, клейковины, чем часто грешат недобросовестные элеваторы. Датчики уровня, расположенные в каждом силосе, позволяют в любой момент времени получить информацию о количестве зерна. Учет веса вместе с автоматизацией дает возможность в реальном режиме времени получать информацию о поступлении и наличии зерна, предотвратить попытки хищений.

Контроль качества. Анализ качественных характеристик зерна (натура, влажность, засоренность, клейковина) с помощью автоматических пробоотборников и электронного оборудования для экспресс-анализа с занесением данных в компьютер.

Экономия на сушке и очистке зерна. Применение современной экономичной сушилки и зерноочистительной техники снижается себестоимость очистки и сушки зерна.

Оперативность. Применение высокопроизводительного оборудования позволяет в короткие сроки в сезон принять большие объемы зерна на хранение и произвести отгрузку железнодорожным и автотранспортом потребителю. В межсезонье можно получить дополнительную прибыль, торгуя зерном из других регионов.

Низкие затраты на хранение зерна без потерь его качества. Возникающие очаги самосогревания зерна обнаруживаются с помощью системы термометрии и ликвидируются при помощи активного вентилирования в силосах, и переброски зерна из силоса в силос. Переброску зерна из силоса в силос можно совместить с обработкой зерна пестицидами. Обслуживают комплекс по приемке, очистке, сушке, хранению и отгрузке зерна всего несколько человек.

Получение максимальной прибыли. По опыту последних лет цены на зерно к весне возрастают в 1,5 — 2 раза. Имея свой современный элеватор Вы сохраните зерно с минимальными затратами, без ухудшения качества и получите максимальную прибыль.