принцип работы, назначение и расчеты, монтаж

Владельцам индивидуальных домов при организации системы теплоснабжения знакомо понятие разбалансировки после присоединения контуров к котлу. Для выравнивания давления и уменьшения его на котельное оборудование устанавливается гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты мы разберем в сегодняшнем обзоре.

Гидроразделитель в системе теплоснабжения

Читайте в статье

Понятие гидрострелки

В профессиональной среде можно встретить иные названия гидрострелки:

• гидравлический или термогидравлическийразделитель;
• анулоид.

Применение гидрострелки рекомендовано преимущественно для котельного оборудования из серии долгого горения на твердом топливе, нежели для газовых.

Основное назначение работы разделителя гидравлического (это официальное название гидрострелки) – разделение гидравлических потоков. Контуры разделяются каналом, делая их независимыми и автономными при передаче носителя тепла по отопительной системе. При этом тепло хорошо передается от одного контура к другому.

Гидрострелка: принцип работы назначение и расчеты

Система теплоснабжения индивидуального дома может состоять из нескольких подсистем. Реализация каждого разветвления должна осуществляться независимо от давления и расхода теплоносителя каждой функции. В связи с тем, что теплоноситель поступает из одной точки, это приводит к разбалансировке отдельных контуров системы.

Чтобы не возникла подобная ситуация, устраиваются гидрострелки (анулоиды) в системе теплоснабжения.

Основные функции

При организации теплоснабжения от котла на твердых видах топлива, водные потоки нагреваются бойлером, сопротивление которого на порядок меньше, чем в основной системе.

В состав системы отопления часто включены подогрев пола, санузлы и кухня. То есть, на один генератор тепла подключены как минимум три потребителя. Температурный режим каждого настроен индивидуально, и, соответственно, имеет разное сопротивление отопительной развязки. Для того, чтобы не возникла разбалансировка системы отопления, их необходимо совместить.

Именно это и является основным принципом работы гидравлической стрелки. Иными словами, она разделяет систему теплоснабжения на два автономных контура: теплогенератора и общего отопления дома, в который включены все подсистемы.

Важно! При наличии контура теплогенератора снижается или исключается влияние контура общей системы на теплогенератор.

Развязка подсистем в общей системе устроена по такому же принципу, они не влияют друг на друга. Таким образом, гидравлическая стрелка решает вопрос балансировки котельного оборудования и системы теплоснабжения.

Применять разделитель рекомендуется в том случае, когда без его использования разница давления между подачей и обраткой превышает четыре сотых метра водяного столба. Внутри анулоида осуществляется обмен горячей и остывшей воды.

Работа разделителя происходит в одном из 3 режимов:

• потоки обоих контуров равны. Функционирование при правильно подобранных насосах происходит только при условии одновременной работы всех насосов котельного оборудования и отопительной системы в обычном режиме;
• поток первого контура значительно меньше второго. Реализация возможна только для тех случаев, когда достаточно работы только одного котла из всей системы отопления.
• поток второго контура значительно меньше первого. Реализация возможна, когда приостановлена подача тепла или требуется отопление только одной зоны.

Благодаря работе гидрострелки, обеспечивается возможность регулирования котельного оборудования и отопительной системы всего дома. Поэтому экономить на ее приобретении и установке не стоит.

Режимы работы гидрострелки

Дополнительные функции

Помимо защиты теплообменника от теплового удара, гидрострелка предохраняет систему отопления от повреждений в случае аварийного выключения системы водоснабжения дома, подогрева пола и иных подсистем.

Кроме того, она выполняет роль отстойника для механических образований, таких как накипь и ржавчина. Еще одна из важных функций, для чего нужна гидрострелка в системе отопления – устранение воздушных масс из теплоносителя.

Устройство гидрострелки

Термогидравлический разделитель – это труба, дополненная вваренными в корпус 4-мя патрубками. Это наиболее распространенная модель. Количество патрубков может быть увеличено в зависимости от оснащения системы отопления.

Гидравлический разделитель может быть круглой или прямоугольной формы. Принцип работы практически не отличается между собой. Прямоугольная форма выглядит лучше. Круглая — больше подойдет с точки зрения организации гидравлики. Но в основном, форма практически не влияет на организацию функционирования системы.

Дополнительно, в состав гидрострелки могут быть включены:

• фильтры;
• сепараторы воздуха с отведением воздушных масс;
• краны;
• трехходовые клапаны с элементами терморегулирования, которые препятствуют попаданию холодной воды в обратку контура котла;
• дополнительная теплоизоляция;
• шламоуловитель;
• термометр;
• манометр.

Корпус гидравлического разделителя может быть выполнен из низкоуглеродистой, нержавеющей стали или меди. Выпускают также гидрострелку из полипропилена. Дополнительно ее обрабатывают специальными антикоррозийными составами и теплоизолируют при необходимости.

Это следует знать! Гидроразделители из полимера можно использовать для отопительной системы, которую обслуживает котельное оборудование мощностью 13-35 кВт. Их нельзя применять для оборудования, работающего на твердых видах топлива.

Устройство гидрострелки

Принцип работы гидравлического разделителя

Устройство анулоида предельно просто. Это небольшая часть трубы, на срезе имеющая вид квадрата.Система теплоснабжения распределяется на большой и малый контуры. В составе малого контура – котельное оборудование и гидроразделитель. В состав большого включается потребитель – система теплоснабжения.

Когда потребление тепла в котельном оборудовании равно его генерации, в гидрострелке направление жидкости идет по горизонтали. В случае отклонения в генерации/расходе, теплоноситель попадает в малый контур, что увеличивает температуру перед котельным оборудованием. Котел автоматически отключается, при этом теплоноситель продолжает движение до снижения температуры. После чего котельное оборудование включается вновь.

Теперь мы знаем, что такое гидрострелка в системе отопления. Она обеспечивает равномерность теплопотоков в контурах, гарантируя их независимое функционирование.

Принцип подключения контуров через гидрострелку

Конструкции гидрострелок

В конструкции нет ничего сложного. Однако, определенные правила должны быть соблюдены. Производители предлагают модели различной конфигурации и размеров. Можно без труда подобрать необходимое изделие по своим характеристикам. Встречаются гидрострелки для отопления, в которых совмещена работа разделителя и коллектора для подключения контура.

Высокая стоимость заводского производства наталкивает на мысль о самостоятельном изготовлении гидрострелки. Для этого необходимо иметь начальные навыки сварочных и слесарных работ. Основное – это соблюдение размеров для обеспечения бесперебойной работы изделия.

Рассмотрим основные конструкции гидравлических разделителей:

Фото	Типы конструкций
	Классический – функционирует по правилу«3D» (трех диаметров). На схеме указаны внутренние диаметры и проход, не зависимо от толщины стенок корпуса.
	Чередующиеся патрубки. Принято считать, что расположение в виде ступеньки вниз улучшает сепарацию газов, при этом ступенька вверх улучшает отделение твердых взвесей.
	Горизонтальный вариант расположения гидрострелки с разным расположением патрубков.
	Гидрострелка в виде решетки. В быту можно встретить конструкцию из секций радиатора отопления. Такая система нуждается в дополнительном утеплении во избежание теплопотерь.

Гидрострелка для нескольких контуров

Использование гидрострелки необходимо при наличии нескольких контуров.Это может быть одним из обязательных условий производителя для предоставления гарантийных обязательств на котельную установку и монтажные работы.

В частных домах площадью более 200 кв.м, в которых налажено функционирование нескольких контуров (теплые полы, ванные комнаты, кухня), использование гидравлического разделителя увеличит срок эксплуатации котельного и насосного оборудования. Кроме того, сделает их функционирование более плавным, а значит экономичным.

Гидрострелка для системы из трех контуров

Расчет гидрострелки для отопления

Производители выпускают гидроразделители, рассчитанные на конкретную мощность системы теплоснабжения. Для самостоятельного изготовления несложного устройства необходимо рассчитать основные значения и составить своими руками чертежи гидрострелки.

Методика расчета по мощности котла

Для расчета потребуется единственное значение – диаметр патрубка или разделителя. Все остальные параметры отталкиваются от этого значения.

Произведем расчет для гидрострелкипо правилутрех диаметров. Данные необходимо брать из паспорта на котельное оборудование.

π – 3,14.

Параметр	Характеристика	Единица измерения
D	диаметр разделителя	мм
d	диаметр патрубка	мм
G	пропускная способность гидроразделителя в системе отопления за один час	м³/час
Ω	скорость потока(максимальная величина) через гидроразвязку	м/с
Q	расход (максимальный ) в контуре теплосистемы потребителя	м³/час

Для облегчения расчетов нашей командой был разработан специальный калькулятор.

Калькулятор расчета гидрострелки по мощности котла

 

Методика расчета по производительности насосов

Можно выполнить расчет исходя из производительности насосного оборудования. Для данного метода исходные параметры насосов в контурах котельного оборудования и всей отопительной системы.

Расчет необходимо выполнить для того, чтобы не перегрузить насосное оборудование котельной установки при обеспечении необходимого расхода потоков по всем контурам. Иными словами, общая производительность всех насосов системы выше показателя насосного оборудования, обеспечивающего движение теплоносителя через отельное оборудование.

D=2×√ ((∑Qот–Qкот) / (π×V)), где

Параметр	Характеристика	Единица измерения
Qот	производительность насосного оборудования на всех контурах системы теплоснабжения	м³/час
Qкот	производительность насосного оборудования  в малом контуре	м³/час
V	скорость теплоносителя	м/с

Для этого варианта также предусмотрен свой калькулятор.

Калькулятор расчета гидрострелки по мощности котла

 

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Для обогрева домов с небольшой площадью используют котел со встроенным насосным оборудованием. Контуры отопительной системы подключаются через гидравлическую стрелку.

В домах с площадью от 150 квадратных метров подключение контуров производится через гребенку, которая обеспечивает техобслуживание и эксплуатацию систем.

Монтаж коллектора производится после емкостного гидравлического разделителя. Распределительный коллектор состоит из 2 независимых друг от друга частей, которые объединены перемычками. Патрубки врезаются попарно исходя из количества вторичных контурных систем.

Все запорные и регулирующие элементы отопительной системе устанавливаются в 1 месте. Благодаря увеличенному диаметру распределительного коллектора, обеспечивается равномерный расход теплоносителя между всеми контурами.

Коллектор совместно с гидроразделителем образует единую гидравлическую систему-модуль.

Важно! Регулирующая арматура полностью обеспечивает максимальный поток и напор теплоносителя на всех контурах. Балансировка помогает добиваться расчетных показателей движения потока.

Стандартный коллектор с гидроразделителем

Где можно купить гидрострелку для отопления: производители и цены

Чтобы определиться, покупать гидрострелку с коллектором или изготовить гидроразделитель своими руками, предлагаем небольшой обзор производителей и ориентировочные цены на рынке аналогичных товаров России.

Фото	Наименование гидрострелки	Произво дитель/ торговая марка	Основные преимущества	Средняя цена (по состоянию на декабрь 2017), руб
	Гирострелка «ST-35»	ООО «2Б-Групп» / «Sintek»	Для оборудования мощностью до 35 кВт и домов площадью не более 300 кв.м	2 700
	Гидрострелка с коллектором «STK-3»		Для объектов площадью до 500 м² с распределением на 3 контура	6 700
	Распределительный модуль «ЕСО 3 DN20»	Германия / «Huch EnTEC»	Для оборудования мощностью до 55 кВт, с распределением на 3 контура	13 154
	Гидрострелка «МНК 32»	Германия / «Meibes»	3 м³/час, 85 кВт, Ду 32, сепарация воздуха,шламоуловитель, опционально — магнитные уловители металлических частиц.	13 595

Гидроразделитель с коллектором в системе теплоснабжения жилого дома

Схема изготовления гидрострелки для отопления своими руками

Самостоятельно изготовить гидрострелку непросто. Сначала следует составить схему и предварительные расчеты. Кроме того, необходимо владеть навыками сварочных и слесарных работ.

Пошаговый процесс изготовления разделителя на 6 выходов поможет в данном вопросе:

Фото	Описание работ
	Перед началом работы нужно подготовить следующие материалы и инструменты: 2 дюймовые резьбы для основного контура и 6 резьб на ¾ для контура отопительной системы, профильную трубу 80 с толщиной стенки 3 мм, дюймовую трубу 25, профильную трубу 20×20, 2 квадратные шайбы на торцы, 2 стальные резьбы, сварочный аппарат с электродами,  болгарку, 2 металлические коронки 25 и 29 диаметра, сверло 8,5 мм, быстро сохнущую грунтовку и молотковую краску.
	Отрезаем кусок трубы квадратного сечения размером 900 мм.
	Сверлим предварительные отверстия многоступенчатым сверлом по заранее нанесенным отметкам. На одной стороне расстояние от края 50×150×150×200×150×150×50, на противоположной стороне 325×250×325. Этого достаточно для котла, работающего на твердом топливе.
	Отверстия расширяем коронкой 25 диаметра. Аналогично выполнятся отверстия коронкой 29 диаметра.
	Готовые отверстия в трубе.
	Привариваем стальные муфты к шайбам
	На данном этапе муфты с заглушками необходимо зачистить.
	Шайбы к торцам привариваются в 2 этапа. Сначала прихватываются в нескольких точках, затем выполняется основной сварочный шов. После чего все необходимо зачистить.
	К выполненным отверстиям на трубе аналогичным образом привариваются резьбы, после чего трубу необходимо зачистить.
	По окончанию процесса необходимо провести испытание. Для этого на все резьбы накручиваются заглушки, и система подключается к насосу с показаниями манометра 7,2 атмосферы.
	После проведенных испытаний, гидрострелку необходимо прогрунтовать и покрасить. Пока сохнет краска, можно приготовить крепления для разделителя.

Данный процесс наглядно можно посмотреть на мастер-классе профессионального специалиста:

Изготовить гидрострелку из полипропилена своими руками еще проще. Для этого необходимы специальные инструменты для резки пластика и специальный аппарат для сварки.

Схема гидравлического разделителя

Особенности монтажа гидрострелки

Гидрострелку устанавливают за котлом, при наличии коллектора – перед ним. Патрубки подключают при помощи фланцев или резьб в следующем порядке: на одной стороне разделителя их подсоединяют к выходам в порядке 1, 2, 3, на противоположной стороне в зеркальном порядке 3, 2, 1. Это не догма, в зависимости от условий расположение трубной развязки может меняться.

Наиболее часто применяется вертикальный распределитель. Это наиболее удачное расположение для отсеивания водных потоков от взвесей. Если требуют условия, его расположить можно и горизонтально.

Для крепления небольших моделей могут использоваться кронштейны. Гидрострелки с большим весом размешают на полу или подставке, чтобы не перегружать систему трубопровода.

Монтаж гидроразделителя в частном доме

Заключение

Итак, теперь вы знаете, что это такое: гидравлическая стрелка. В подведении итогов, можно отметить основные ее достоинства. Она надежно защищает теплообменник из чугуна от тепловых и гидроударов, упрощается подбор насосного оборудования, все оборудование работает в штатном режиме. Система отопления сбалансирована, работа контуров не влияет друг на друга.

И напоследок посмотрите видеообзоры устройства, назначения и функционирования гидрострелки:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями

Что такое гидрострелкаМастер водовед

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 — что это такое, как работает и установить

Чтобы отопительная система работала с максимальной эффективностью, необходимо добиться хорошей балансировки всех его узлов, а все элементы хорошо справлялись со своими функциями. Такая задача — достаточно сложная, особенно, когда речь идет и о разветвленном механизме с большим количеством контуров.

Очень часто подобные контуры имеют индивидуальные схемы термостатического управления, свой температурный градиент, различаются пропускной способностью, а также требуемым уровнем напора теплоносителя. Для того, чтобы объединить все узлы в единое целое. Поможет решить данную задачу гидрострелка для отопления. О том, что представляет собой гидравлические разделитель и как он работает, мы расскажем в этой статье.

Гидравлическая стрелка MEIBES МНK 32

Назначение гидроразделителя

Если в своем доме вы планируете установить простую отопительную систему закрытого типа, где функционирует не более двух циркуляционных насосов, то надобности в гидравлическом разделителе нет.

Когда контуров и насосов — три, при этом один из них необходимо для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно не прибегать к монтажу гидрострелки. Устанавливать гидрострелку целесообразно в больших домах, где имеется два и более отопительных контура. Гидрострелка нужна для того, чтобы балансировать уровень давления во всей котельной системе, когда меняются показатели в главном контуре. Такой агрегат отвечает за регулировку трехконтурного варианта системы, в который входят одновременно и нагреватель воды, и радиатор отопления, и теплый пол.

В случае соблюдения всех правил гидродинамики, будет обеспечено стабильное функционирование в нормальном режиме.

Помимо этого гидрострелка выступает как своеобразный отстойник, в котором происходит изъятие различных отложений из теплоносителя: накипи, коррозии. Достигается это только при полном соблюдении всех гидромеханических норм.

Такая функция гидрострелки, выполненной как из нержавеющей стали, так и из других материалов способствует продолжительности срока эксплуатации многих элементов в системе отопления. Кроме этого устройство отводит образующийся в теплоносителе воздух, за счет чего уменьшается окислительный процесс в механических частях.

Традиционный вариант исполнения гидравлического разделителя предусматривает наличие только одного контура. В случае отключения нескольких веток, снижается расход тепла в системе. Именно поэтому температура теплоносителя после прохождения всего пути снижается не сильно. Гидрострелка дает возможность поддерживать стабильный уровень расхода тепла, тем самым обеспечивает стабильную циркуляцию в системе.

Для того, чтобы дать ответ на вопрос: в чем предназначение гидрострелки, следует разобраться как функционирует отопительная система. Наиболее простой вариант системы с принудительной циркуляцией упрощенно состоит из:

• котла (К), здесь теплоноситель нагревается;
• циркуляционного насоса (N1), за счет функционирования которого, теплоноситель движется по трубам подачи (красные линии) и обратки (синие линии). Насос монтируется на трубе или же входит в комплект конструкции котла — особенно это характерно для моделей настенного исполнения;
• радиаторов отопления (РО), благодаря которым происходит теплообмен — тепловая энергия теплоносителя передается в комнаты.

Осуществив правильный выбор циркуляционного насоса по производительности и образуемому напору в простой одноконтурной системе, вам может вполне хватить одного экземпляра и не придется монтировать вспомогательные устройства.

Циркуляционный насос — неотъемлемое звено системы отопления. Благодаря этому прибору эффективность функционирования системы увеличивается.

Для домов, небольших по размеру, такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в больших помещениях очень часто приходится прибегать к применению несколько контуров отопления. Усложним схему.

Гидрострелка в системе с несколькими контурами отопления

Как видно на рисунке, благодаря насосу осуществляется циркуляция теплоносителя через коллектор Кл, откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

1. Один или более высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).
2. Водяные теплые полы (ВТП), для которых температурный режим теплоносителя должен быть намного ниже. Это означает, что придется задействовать специально предназначенные для этого термостатические устройства. Чаще всего сенсорная длина контуров теплых полов в несколько раз выше обычной радиаторной разводки.
3. Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Теперь возникает вопрос: сможет ли справиться один насос с такой большой нагрузкой и таким расходом теплоносителя? Навряд ли. Несомненно, на рынке можно найти высокопроизводительные и высокомощные модели, которые отличаются хорошими показателями образуемого напора, но здесь стоит учесть и возможности самого котла, которые никак нельзя назвать неограниченными. Его теплообменник и патрубки рассчитаны на определенную производительность и определенное давление, которое возникает. Если превысить заданные параметры, можно попросту прийти к тому, что ваш отопительный прибор выйдет из строя.

Да и если насос все время будет функционировать на гране своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, то долго он не прослужит. К тому же работа будет сопровождаться громким шумом, а электрическая энергия будет потребляться в больших количествах.

Чтобы решить эту проблему, необходимо необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Как установить гидрострелку

Именно для этого и предназначена гидрострелка, которая монтируется между котлом и коллектором.

Установка гидрострелки в системе отопления позволяет избавиться от скачков температурного напора.

Что такое гидравлический разделитель и его устройство

Гидроразделитель

это вертикальный полый сосуд, состоящий из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам.

Размеры разделителя обусловлены мощностью котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус монтируется на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, размещают их на кронштейнах.

Патрубок емкостного гидравлического разделителя и отопительный трубопровод соединяются с посредством фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика размещается в самом верхнем участке корпуса. От осадка избавляются при помощи вентиля или используют специальный клапан, который врезан снизу.

Материал, из которого изготавливается гидрострелка — низкоуглеродистая нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Устройство гидрострелки

Принцип работы

Теперь, когда мы знаем для чего нужна гидрострелка для отопления и разобрались с ее конструкцией, можно переходить к особенностям ее функционирования.

В процессе её работы выделяется три основных режима.

Схема работы гидравлического разделителя

Режим первый.

Система практически находится в равновесии. Расход «малого» котлового контура практически не отличается от суммарного значения расходов всех контуров, подключенных к коллектору или непосредственно к гидрострелке.

Теплоноситель не задерживается в гидрострелке, а проходит сквозь нее по горизонтали, практически не создавая вертикального перемещения. Температура теплоносителя на патрубках подачи (Т1 и Т2) – одинакова. Естественно, такая же ситуация и на патрубках, подключенных к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрострелка, по сути, не оказывает никакого влияния на функционирование системы.

Но подобное равновесное положение – крайне редкое явление, которое может замечаться лишь эпизодически, так как исходные параметры системы всегда имеют тенденцию к динамическому изменению.

В продаже можно найти модели коллекторов со встроенными гидравлическими разделителями. Выбрать можно варианты на 2, 3, 4 или 5 контуров.

Режим второй.

В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла.

С такой ситуацией приходится сталкиваться достаточно часто, когда все подключённые к коллектору контуры именно в этот момент требуют максимального расхода теплоносителя. Обыденными словами – сиюминутный спрос на теплоноситель превысил то, что может выдать контур котла. Система при этом не остановится и не разбалансируется. Просто в гидрострелке сам по себе сформируется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи. Одновременно к этому потоку в верхней области гидравлического разделителя будет производиться подмес горячего теплоносителя, циркулирующего по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

Коллектор с гидрострелкой на 3 контура позволяет безопасно и грамотно подключить радиаторы, бойлер и тёплые полы. Является самым популярным в своём сегменте. Наличие 4 контуров позволяет дополнительно подключить нагреватель воздуха в вентиляции. Для подключения ещё и резервного котла нужно наличие 5 контуров.
Режим 3.

Этот режим функционирования гидравлического разделителя является, по сути, основным – в грамотно спланированной и правильно смонтированной системе отопления именно он и станет превалирующим.

Расход теплоносителя в «малом» контуре превышает аналогичный суммарный показатель на коллекторе, или, иными словами, «спрос» на необходимый объем стал ниже «предложения». Причин тому может быть немало: — Аппаратура термостатического регулирования на контурах снизила или даже временно прекратила поступление теплоносителя из коллектора подачи на приборы теплообмена.

Температура в бойлере косвенного нагрева достигла максимальной, а забора горячей воды давно не было – циркуляция через бойлер прекращена. Отключены на какое-то время или на длительный период отдельные радиаторы или даже контуры (необходимость профилактики или ремонта, нет нужды отапливать временно неиспользуемые помещения и иные причины). Система отопления вводится в действие ступенчато, с постепенным включением отдельных контуров.

Ни одна из перечисленных причин никак негативно не скажется на общей функциональности системы отопления. Излишек объема теплоносителя вертикальным нисходящим потоком просто будет уходить в «обратку» малого контура. По сути, котел станет обеспечивать несколько избыточный объем, а каждый из контуров, подключенных к коллектору или напрямую к гидрострелке, будет забирать ровно столько, сколько требуется в настоящий момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

При монтаже гидрострелки в индивидуальных системах отопления чаще всего используются пластиковые модели, которые и стоят дешевле, и установка их производится при помощи фитингов.

На самом деле у гидрострелки имеется один единственный принцип функционирования, он представлен под номером три. Достичь идеального режима (представленного на первой схеме) невозможно, поскольку гидравлическое сопротивление ветвей потребителей постоянно меняется из-за функционирования терморегуляторов, да и подобрать так точно насосы не получится. По второй схеме действовать недопустимо, поскольку в таком случае большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.

Как итог вы получите пониженную температуру в отопительной системе, т.к. со стороны котла в гидрострелке будет перемешивать малое количество горячей воды. Для повышения температуры придется прибегнуть к выводу теплогенератора на максимальный режим, что негативно скажется на стабильности работы системы в целом. Таким образом, остается третий вариант, при котором в коллекторы подается оптимальное количество воды нужной температуры. А уже за понижение ее в контурах отвечают трехходовые клапаны. Главная функция гидрострелки в отопительной системе — создание зоны с нулевым давлением, откуда появится возможность осуществлять отбор теплоносителя любое число потребителей.

Расчет гидрострелки

Многие пользователи задаются вопросом: как рассчитать гидрострелку для отопления? Поскольку устройства, которые есть в продаже предназначены для определенной мощности отопительной системы.

Многие хотят самостоятельно изготовить прибор и тогда очень важно произвести правильные и точные расчеты.

Представим расчет в зависимости от мощности системы отопления.

Существует универсальная формула, описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки».

Формула расчёта расхода теплоносителя

Q = W / (с × Δt)

Q – расход, л/час;
W – мощность системы отопления, кВт
с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)
Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.

Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен: Q = S × V
S – площадь поперечного сечения трубы, м²;
V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с.

Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час.

Можно взять усредненное значение – 540 м/час.

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу:
S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt).

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр:
D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π).

Подставляем значения:
D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt) = 0,0451 × √(W/Δt).

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:
D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:
D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с; D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Поэтому гидрострелка для отопления решает важные задачи. При необходимости её нужно монтировать.

Гидрострелка для отопления: принцип работы и назначение

 

Гидравлический разделитель — устройство, овеянное множеством мифов. Чтобы разобраться, с какими задачами гидрострелка действительно способна справляться, а какие её свойства — лишь необоснованные заявления маркетологов, предлагаем подробно рассмотреть принцип действия этого узла и его назначение.

 

 

 

Как устроена гидрострелка

 

Гидрострелка представляет собой колбу с установленным в верхней части автоматическим воздухоотводчиком. На боковой поверхности корпуса врезаются патрубки для присоединения магистральных труб отопления. Внутри гидрострелка абсолютно полая, в нижней части может врезаться резьбовой патрубок для установки шарового крана, предназначение которого — слив отстоявшегося шлама со дна разделителя.

 

 

По сути своей гидравлическая стрелка — это шунт, закорачивающий потоки подачи и обратки. Целью работы такого шунта является выравнивание температуры теплоносителя, а также его расхода в генерирующей и распределительной частях гидравлической системы отопления. Для получения реального эффекта от гидросепаратора требуется тщательный расчёт его внутреннего объёма и мест врезки патрубков. Однако большинство представленных на рынке устройств изготавливается серийно без адаптации под конкретную систему отопления.

 

 

Часто можно встретить мнение, что в полости колбы обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, такие как рассекатели потока или сетки для фильтрации механических примесей или отделения растворённого кислорода. В реальности такие способы модернизации не демонстрируют сколь-нибудь значимой эффективности и даже наоборот: например, при засорении сетки гидрострелка полностью перестаёт работать, а вместе с ней и вся система отопления.

 

 

Какие возможности приписывают гидросепаратору

 

В среде инженеров-теплотехников встречаются диаметрально противоположные мнения по поводу необходимости установки гидрсотрелок в системах отопления. Масла в огонь подливают заявления производителей гидротехнического оборудования, сулящие увеличение гибкости настройки режимов работы, повышение КПД и эффективности теплоотдачи. Чтобы отделить зёрна от плевел, для начала рассмотрим абсолютно беспочвенные заявления о «выдающихся» способностях гидравлических сепараторов.

КПД котельной установки никак не зависит от устройств, установленных после присоединительных патрубков котла. Полезное действие котла целиком и полностью заключено в преобразовательной способности, то есть в процентном отношении тепла, выделенного генератором, к теплу, поглощённому теплоносителем. Никакие специальные методы обвязки не могут повысить КПД, он зависит только от площади поверхности теплообменника и корректного выбора скорости циркуляции теплоносителя.

 

 

Многорежимность, которая якобы обеспечивается установкой гидрострелки, это также абсолютный миф. Суть обещаний сводится к тому, что при наличии гидрострелки можно реализовать три варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части. Первый — абсолютное выравнивание расхода, что на практике как раз возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура. Второй вариант, при котором в контурах расход больше, чем через котёл, якобы обеспечивает повышенную экономию, однако в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно поступает переохлаждённый теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов: запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания или температурный шок.

Также существует ряд доводов, каждый из которых представляет бессвязный набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного. К таковым относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и иже с ними. Также можно встретить утверждение, что гидроразделитель позволяет стабилизировать балансировку гидравлической системы, что на практике оказывается прямо противоположным. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой её части неизбежна, то при наличии разделителя она ещё и абсолютно непредсказуема.

 

 

Реальная область применения

 

Тем не менее, термогидравлический разделитель — устройство далеко не бесполезное. Это гидротехнический прибор и принцип его действия достаточно подробно описывается в специальной литературе. Гидрострелка имеет вполне определённую, пусть и достаточно узкую область применения.

Важнейшая польза от гидроразделителя — возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы. Часто случается, что подключенные к общему коллекторному узлу контуры снабжаются насосами, производительность которых отличается в 2 и более раз. Наиболее мощный насос при этом создаёт разницу давлений настолько высокую, что забор теплоносителя остальными устройствами циркуляции оказывается невозможным. Несколько десятков лет назад эта проблема решалась так называемым шайбованием — искусственным занижением протока в потребительских контурах путём вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий. Гидрострелка шунтирует подающую и обратную магистраль, за счёт чего разрежение и избыточное давление в них нивелируются.

 

 

Второй частный случай — избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Такая ситуация характерна для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Например, к общей гидравлике могут быть привязаны бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна и отопительные контуры зданий, которые отапливаются лишь время от времени. Установка гидрострелки в таких системах позволяет поддерживать номинальную мощность котла и скорость циркуляции всё время, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котёл. При включении дополнительного потребителя разница расходов снижается и излишек уже направляется не в теплообменник, а в открытый контур.

Гидрострелка также может служить коллектором генераторной части при согласовании работы двух котлов, особенно если их мощность существенно отличается. Дополнительным эффектом от работы гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока, но для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Последнее достигается путём установки насосов соответствующей производительности.

 

 

Схема подключения и монтаж

 

Гидравлическая стрелка имеет схему подключения, столь же простую, как и собственное устройство. Большая часть правил относится не столько к подключению, сколько к расчёту пропускной способности и расположению выводов. Тем не менее, знание полной информации позволит провести монтаж корректно, а также убедиться в пригодности выбранной гидрострелки для её установки в конкретную систему отопления.

Первое, что нужно чётко усвоить — гидрострелка будет работать только в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом насосов в системе должно быть как минимум два: один в контуре генерационной части, и хотя бы один в потребительской. При прочих условиях гидравлический разделитель будет играть роль шунта с нулевым сопротивлением и, соответственно, закоротит собой всю систему.

 

 

Пример схемы подключения гидрострелки: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности котла; 3 — расширительный бак; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический разделитель; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — запорные вентили; 8 — кран слива; 9 — контур № 1 бойлер косвенного нагрева; 10 — контур № 2 радиаторы отопления; 11 — трёхходовой кран с электроприводом; 12 — контур № 3 тёплый пол

 

Следующий аспект — размеры гидрострелки, диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы определяется исходя из наибольшего расчётного протока в магистрали. За максимум может приниматься расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления согласно данным гидравлического расчёта. Зависимость диаметра колбы разделителя от протока описывается соотношением расхода к скорости протока теплоносителя через колбу. Последний параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котельной установки, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Частное, полученное при вычислении указанного соотношения, нужно умножить на поправочный коэффициент 18,8.

 

 

Диаметр патрубков подключения должен составлять 1/3 от диаметра колбы. При этом вводные патрубки располагаются от верха и низа колбы, а также друг от друга на расстоянии, равном диаметру колбы. В свою очередь выходные патрубки располагаются так, чтобы их оси были смещены относительно осей вводов на два собственных диаметра. Описанными закономерностями определяется общая высота корпуса гидрострелки.

Гидрострелка подключается к прямому и возвратному магистральному трубопроводам котла или нескольких котлов. Разумеется, при подключении гидрострелки не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это правило вынуждает использовать в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет вопрос оптимизации компоновки оборудования котельной и повышает материалоёмкость обвязки.

 

 

О сепарационных коллекторах

 

Напоследок кратко коснёмся темы многовыводных гидрострелок, также известных как сепколлы. По сути своей это коллекторная группа, в которой подающий и возвратный разветвитель объединены разделителем. Такого рода устройства крайне полезны при согласовании работы нескольких контуров отопления с разной нормой расхода и температурой теплоносителя.

Сепарационный коллектор вертикального монтажа позволяет обеспечить градиент температур в выходных патрубках за счёт смешивания порций теплоносителя. Это делает возможным прямое подключение, к примеру, бойлера косвенного нагрева, радиаторной группы и петель тёплого пола без смесительной группы: разница температур между соседними выводами сепколла будет естественным образом поддерживаться в пределах 10–15 °С в зависимости от режима циркуляции. Однако стоит помнить, что такой эффект возможен только если возвратный патрубок генераторной части расположен выше возвратных отводов потребителей.

 

 

В качестве итога дадим важную рекомендацию. Для большинства бытовых систем отопления мощностью до 100 кВт установка гидравлического разделителя не требуется. Гораздо более правильным решением будет подобрать производительность циркуляционных насосов и согласовать их работу, а для защиты котла от температурного шока связать магистрали трубкой-байпасом. Если же проектная либо монтажная организация настаивают на установке гидрострелки, это решение обязательно должно обосновываться технологически.

 

http://www.rmnt.ru/ — сайт RMNT.ru

Гидрострелка отопления принцип работы назначение и расчеты

В прошлой статье мы объясняли, почему гидролизный котел – это ошибочный термин. Сегодня же поговорим про такой элемент системы отопления, как гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты для изготовления своими руками. Если у вас появилась идея сделать ее из полипропилена, то лучше откажитесь от нее сразу, так как проработает такой элемент контура совсем недолго. Использовать нужно только металл и не иначе.

Что такое гидрострелка, ее конструкция

Лучше, если слив находится в нижнем торце (не так, как на рисунке).

На самом деле гидрострелка для отопления – это очень простой прибор (труба с шестью патрубками). Ее еще называют гидротерморазделитель. Она изготавливается из стали. В принципе ее можно сделать собственноручно, но лучше купить готовую заводского производства. Например, гидрострелка Север. Размеры подбираются в зависимости от мощности системы отопления. Обязательные элементы прибора:

• два патрубка подачи;
• два патрубка обратки;
• патрубок для воздухоотводчика;
• патрубок для слива.

Подача и обратка находится с левой и правой стороны трубы (если смотреть на нее вертикально), воздухоотводчик устанавливается в верхнем торце, а слив в нижнем. Внутри трубы нет никаких змеевиков или тэнов, это просто труба.

Воздухоотводчик лучше ставить автоматический, хотя допускается установка и механического крана Маевского, но тогда периодически нужно будет стравливать воздушные пробки. Задача слива заключается в том, чтобы время от времени можно было удалить собравшуюся грязь со дна.

Фольгированный утеплитель для труб из вспененного полиэтилена отбивает ИК лучи, что увеличивает его эффективность.

 

Почему утеплители на основе бумаги не стоит применять читайте здесь.

Гидрострелка для отопления бывает круглого и квадратного сечения. Патрубков для подачи и обратки может быть не четыре, а шесть, восемь и даже больше. Некоторые модели комплектуются манометрами – это такой прибор, который показывает давление в системе отопления.

Принцип работы и функции гидрострелки

Итак, мы разобрались с тем, что такое гидрострелка в системе отопления и теперь переходим к описанию ее принципа работы. Она разделяет котельную (один или несколько нагревателей) и систему отопления. Основная суть в том, что теплоноситель нагревается в котле и подается в гидротерморазделитель. Оттуда вода попадает в контур обогрева.

Есть три принципиальные схемы разделения потоков теплоносителя в гидрострелке:

Схемы циркуляции теплоносителя в гидрострелке.

Принцип работы гидрострелки построен таким образом, чтобы она выполняла одну главную функцию – это стабилизация системы отопления с несколькими контурами, на которых установлены циркуляционные насосы разной мощности. Она является зоной нулевого сопротивления, поэтому более мощные насосы не вытягивают на себя весь поток теплоносителя, давая возможность работать менее мощным насосам.

Третья схема – это пример правильной работы системы обогрева. В этом случае обратка на котел идет подогретой, что повышает КПД нагревателя, а также продлевает срок его жизни.

Первая схема работы невыполнима. Даже если все оборудование подобрано идеально и все контуры сбалансированы, то при срабатывании термоголовки на батарее вся эта налаженность в момент улетучивается. Вторая схема циркуляции возможна только в том случае, если мощности котла недостаточно. В таком случае о правильной работе системы обогрева даже речи быть не может, поэтому нельзя допустить, чтобы циркуляция теплоносителя в гидрострелке осуществлялась по второй схеме.

Как сделать гидрострелку для отопления своими руками

Сделать гидрострелку своими руками легко, если вы обладаете навыками сваривания металлов электрической или газовой сваркой. Нужно взять трубу (круглого или квадратного сечения) и вварить в нее шесть патрубков с резьбой. На это все, дело сделано.

Самодельная гидрострелка.

Но, прежде чем приступить к изготовлению гидрострелки своими руками, нужно составить чертеж и рассчитать все размеры. Нужно вычислить:

• внутренний диаметр трубы;
• высоту трубы;
• расстояние между патрубками подачи и обратки.

Чтобы вычислить сечение трубы для начала нужно мощность котла в кВт (или сумму мощностей всех котлов в системе отопления) поделить на разницу температуры подачи и обратки. Затем из полученного значения нужно извлечь корень квадратный и умножить его на 49. Для определения высоты трубы нужно внутреннее сечение (которое мы уже определили) умножить на шесть. Расстояние между патрубками подачи и обратки должно составлять 2-3 внутренних диаметра трубы.

Очень важно знать какой стороной укладывать утеплитель с фольгой, ведь из-за неправильного использования все его преимущества сводятся на нет.

 

Про применение самоклеящейся теплоизоляция с фольгой мы писали в этой статье.

Кстати, рекомендуем сразу отказать от идеи сделать гидрострелка своими руками из полипропилена. Слишком уж высока может быть температура подачи от котла (до 95 градусов), а это для полимеров критических предел. В таком режиме гидротерморазделитель прослужит недолго.

Итоги

Единственное зачем нужна гидрострелка – это создание условий для одновременной работы нескольких циркуляционных насосов разной мощности в одной системе отопления. Гидротерморазделитель устанавливается только в больших контурах с несколькими кольцами циркуляции разной длины. В остальных случаях (однотрубные или двухтрубные контуры в домах до 200 м. кв) гидрострелка не нужна. Никаких других функций, кроме той, которую мы озвучили, она не выполняет, не верьте рекламе.

Гидрострелка для отопления — назначение и основные параметры

Количество соединений на гидрострелке

Классическая схемотехника определяет подвод четырёх трубопроводов на конструкцию гидравлического разделителя. Отсюда неизбежно появляется вопрос о возможности увеличения числа входов/выходов. В принципе, такой конструктивный подход не исключается. Однако эффективность схемы снижается с увеличением числа подводов/отводов.

Рассмотрим возможный вариант с большим количеством патрубков в отличие от классики и сделаем анализ работы гидравлической разделительной системы для таких условий монтажа.

Схема разделителя многоканального распределения тепловых потоков. Этот вариант позволяет обслуживать более объёмные системы, но при условии возрастания количества патрубков более четырёх, эффективность системы в целом резко снижается

В данном случае тепловой поток Q1 полностью поглощается тепловым потоком Q2 для состояния системы, когда величина расхода для этих потоков фактически равноценна:

Q1=Q2.

В том же состоянии системы тепловой поток Q3 по значению температуры приблизительно равен средним значениям Тср., протекающим по линиям обратки (Q6, Q7, Q8). В то же время отмечается незначительная разница температур в линиях с Q3 и Q4.

Если тепловой поток Q1 становится равным по тепловой составляющей Q2+Q3, отмечается распределение температурного напора в следующей зависимости:

Т1=Т2, Т4=Т5,

тогда как

Т3= Т1+Т5/2.

Если же тепловой поток Q1 становится равным сумме тепла всех остальных потоков Q2, Q3, Q4, в таком состоянии уравниваются все четыре температурных напора (Т1=Т2=Т3=Т4).

Многоканальная разделительная система на четыре входа/четыре выхода, довольно часто применяемая на практике. Для обслуживания отопительных систем частного хозяйства такое решение вполне удовлетворяет по технологическим параметрам и стабилизации работы котла

При таком положении дел на многоканальных системах (более четырёх) отмечаются следующие факторы, оказывающие негативное влияние на работу устройства в целом:

• сокращается естественная конвекция внутри гидравлического разделителя;
• снижается эффект естественного смешивания подачи с обраткой;
• общая эффективность системы стремится к нулю.

Получается, что отход от классической схемы с увеличением числа отводных патрубков практически полностью нивелирует рабочее свойство, каким должна обладать гирострелка.

Терморазделитель своими руками

Конструкция гидрострелки до того проста, что позволяет хозяину загородного дома без особых трудностей собрать ее самостоятельно. Важный этап изготовления — правильный расчет диаметров патрубков и разделителя. Простая конструкция агрегата выполняется по правилу 3 диаметров.

Гидрострелку возможно сделать и собственноручно

При этом за основу принимается диаметр патрубка, который одинаков для всех входных и выходных контуров. Общий диаметр гидрострелки будет равняться 3 диаметрам патрубка, а ее длина должна составлять 4 диаметра разделителя. Оси входных и выходных трубопроводов будут находиться от торцов конструкции на расстоянии одного диаметра терморазделителя.

Такое соотношение размеров позволяет гасить скорость движения теплоносителя до нужных результатов. В дальнейшем следует только подобрать трубы подходящих размеров и провести сварочные работы. Такая нехитрая конструкция будет успешно работать в небольших системах отопления.

Принцип работы гидравлической стрелки:

Как работает гидрострелка в разных случаях

Принцип работы гидрострелки различается в зависимости от целей её использования и типа систем, в которые она установлена.

Отопление с 4-х ходовым смесителем

Чтобы описать схему работы отопления с 4-х ходовым смесителем, для начала нужно представить квадрат, на каждой стороне которого находятся отверстия равные по ширине. Из всех этих отсеков протекает либо холодная, либо горячая вода.

В системе существует всего 3 режима: полностью открытый, полностью закрытый и промежуточный. Начнём разбор с полностью закрытого.

Как мы знаем тёплые потоки воздуха или горячей воды выходят прямиком из котла, а холодные потоки из системы отопления (вода вышла из котла, сделала круг и остыла).

Если вся система закрыта, т. е. не работает, то тёплая вода постоянно переливается через гидравлический разделитель, никуда не уходя, протекая постоянно по одному кругу и возвращаясь обратно в котёл.

Та же самая ситуация происходит и с холодным потоком воды или воздуха, который не нагревается заново, оставаясь холодным до открытого режима. Эти жидкости не смешиваются и не передают друг другу тепло, циркулируя строго по своему контуру.

При промежуточном режиме эти жидкости начинают смешиваться. При этом температура часто бывает немного выше средней, потому что весь пар, накопленный за период закрытого режима, выходит наружу и начинает согревать холодные потоки. Таким образом, обычно нагревают полы, чтобы ноги не жгло.

В открытом режиме протоки горячей и холодной воды вновь не пересекаются, но компенсируют утраты друг друга. Что это значит. Представим опять квадрат. Потоки горячего воздуха или воды выходят из одного края и входят в систему отопления, в то время как холодная жидкость, выходя из нее движется в стороны котла, где согревается. И такой процесс восполнения постоянно горячей воды холодной и наоборот почти вечный двигатель, если не учитывать, что тепло безвозвратно уходит.

Для нейтрального режима работы

Идеальным режимом работы гидроразделителя является тот момент, когда количество горячей и холодной воды примерно одинаково и не требует регуляции.

Обычно это случается, когда котёл работает постоянно и без перебоев — очень редко, потому что всегда существует погрешность.

Котёл не обладает достаточной мощностью

Основываясь на этой проблеме, и ставят термодатчик, или, в нашем случае, гидрострелку. Получив сигнал от встроенного термодатчика, гидравлический разделитель переходит в разные режимы: либо в открытый, либо в закрытый.

Внимание! Это обеспечивает безопасность котла, который может в одночасье просто расколоться от перепадов температур и давления. Перегоняя воду, охлаждая или нагревая, гидрострелка помогает котлу справиться с уравновешиванием термодинамики, чтобы продолжить работу

Поток на первичном контуре объёмнее, чем расход теплоносителя

Как уже рассказывалось выше, в случае, если горячий поток слишком сильно разогрет для вхождения в котёл, то через гидрострелку он попадает в систему, гарантирующую разделение потока на две части, вторая будет охлаждаться и уйдёт в систему отопления вместе с холодной водой или паром, а горячая часть сильно сократиться и перестанет представлять угрозу для и так горячего котла.

Как выбрать?

Для выбора гидравлического разделителя нужно знать, каких видов они бывают и каковы параметры в вашей системе отопления.

Гидроразделители классифицируются по таким признакам:

• по сечению бывают круглыми или квадратными;
• по способу подачи/отвода носителя тепла;
• по численности патрубков;
• по объему.

Немаловажна и страна производства прибора. Это может быть Россия, страны СНГ и ближнего зарубежья. Однако вся продукция имеет схожую схему.

Для примера мы приведем маркировку гидрострелок торговой марки «Гидрусс»:

• GR-40-20 – назначение – для котлов мощностью до 40 киловатт с соединительным размером патрубков на три четверти;
• GR-60-25 – для котлов с мощностью котла до 60 киловатт с соединительным размером патрубков на один дюйм»
• TGR-40-20×2 – для котлов мощностью до 40 киловатт с соединительным размером патрубков на три четверти;
• TGR-60-25×2 – для котлов с мощностью до 60 киловатт на два потребителя с соединительным размером патрубков на один дюйм.

В последних двух маркировках контуров в системе отопления может быть не два, а больше. Отметим, что у гидравлических разделителей разная пропускная способность, и этот параметр также напрямую зависит от мощности котла.

Чем больше через него проходит теплоносителя, тем шире проход в гидрострелке и больше ее объем

Материал изготовления тоже имеет важное значение

Устройства из конструкционной стали также характеризуются хорошими эксплуатационными параметрами. А вот полипропиленовые изделия подходят не для всех котлов, о чем мы указывали выше.

Гидрострелка для отопления своими руками

Разобравшись, что такое гидрострелка в системе отопления, закономерно возникает вопрос, можно ли сделать ее самостоятельно. И ответ однозначно положительный. Сделать все самостоятельно вполне возможно, правда, для этого потребуется разобраться во множестве расчетов и рекомендаций.

В первую очередь необходимо внимательно изучить, как рассчитать гидрострелку системы отопления. Для этого в Интернете предложено множество формул с пояснениями, как правильно их использовать. Все, что вам остается, – это подставить данные своей системы и провести соответствующие расчеты.

Затем, используя чертежи гидрострелки отопления, вы можете приступать непосредственно к ее изготовлению. Для этого лучше всего посмотреть видео «гидрострелка для отопления» или пошаговую фото-инструкцию, которая наглядно продемонстрирует каждый этап работ.

Принимаясь за самостоятельные работы, чаще всего отдают предпочтение гидрострелке своими руками из полипропилена. С этим материалом легко работать, и к тому же он наиболее доступен среди прочих вариантов.

Полезный совет! Как вариант можно рассмотреть приобретение коллектора отопления с гидрострелкой. Хотя вы без труда сможете найти схему изготовления гидрострелки с коллектором и сделать ее самостоятельно.

Если вы не до конца уверены в своей компетентности, то расчет гидрострелки для отопления лучше поручить специалистам. Так как допущенные неточности и ошибки могут привести к неисправности системы или излишним затратам электроэнергии.

Раз и навсегда разобравшись, зачем нужна гидрострелка в системе отопления, вы поймете, что в современных системах обойтись без нее достаточно сложно. И подключение гидрострелки отопления позволит вам не только обеспечить бесперебойную работу системы, но и существенно снизить затраты на обеспечение ее работы.

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м 2 ) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Какие трубы для теплого пола лучше и удобнее применять. Технические характеристики каждого вида трубной продукции, применяемой для теплого пола.

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

• низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
• высоконапорный контур радиаторов — сверху;
• теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Важно! Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокой температурой среды под давлением (гидрострелка отопления частного дома в том числе). Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе

Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

Комплектация и характерные отличия гидрострелок

Комплект разделителя зависит от внутреннего наполнения и численности контуров, на которые он рассчитан. Обязательный элемент – автоматический отводитель для воздуха 1/2, оборудованный обратным клапаном либо шаровым краном. Для установок на заказ в комплектацию входит съемная теплоизоляция.

В гидрострелках типа ГС вмонтированы элементы для устранения воздуха и шлама. В МГС (многофункциональные гидрострелки) комплекте есть магнитные стержни и возможность регулировать опору по высоте в пределах 10 см. Устройства типа ГС, МГС, flexbalance и maibes можно использовать для двухконтурных систем, но возможна их докомплектация коллектором.

Для чего нужна гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка – это деталь из обвязки котла, с помощью которой стабилизируют характеристики процесса циркуляции теплоносителя и нивелируют тепловые колебания в теплогенерирующем агрегате. Кроме того, гидрострелка может работать и как компенсатор, обеспечивающий независимость отопительных контуров.

В итоге растет КПД системы отопления, уменьшается расход топлива, облегчается работа теплогенерирующего агрегата и продлевая срок безаварийной эксплуатации всего оборудования.

Как работает гидрострелка?

Типовая гидравлическая стрелка представляет собой вертикально ориентированный цилиндр или прямоугольный параллелепипед с четырьмя рабочими отводами – по два сверху и снизу.

Причем центральная ось верхних отводов располагается вдоль одной линии или со смещением одного штуцера вверх. В свою очередь пара нижних отводов обустроена либо вдоль одной оси, либо со смещением вниз одного из штуцеров. К верхним отводам подключают напорную ветвь системы, а к нижним, соответственно, обратку.

Принцип работы гидрострелки

Кроме того в дно корпуса «стрелки» врезают штуцер с вентилем для слива теплоносителя из системы, а в крышку – штуцер с клапаном для удаления воздуха, который скапливается над водой (теплоносителем) и стравливается за счет давления в системе.

Устроенная подобным образом гидрострелка делит систему отопления на два контура:

• Малую ветвь, в которую входит «стрелка» и котел. Схема циркуляции: горизонтально от котла – вертикально по стрелке – горизонтально в котел.
• Большую ветвь, в которую входит котел, трубы, радиаторы и стрелка. Схема циркуляции: горизонтально от котла, сквозь стрелку, к батарее – вертикально по батарее – горизонтально от батареи, сквозь стрелку, к котлу.

Циркуляция по малому контуру осуществляется только в случае избытка тепла в системе. В этом случае излишне разогретый теплоноситель сбрасывается посредством стрелки в обратку, после чего контроллер температуры котла «гасит» топку.

При этом теплогенерирующий агрегат сможет включиться в работу системы только после понижения температуры теплоносителя до приемлемого уровня, открывающего большую ветвь циркуляции.

Движение теплоносителя по большой ветви – фактически всей разводке системы – осуществляется только в случае штатной работы котла, генерирующего «нужную» батареям порцию тепловой энергии.

Проще говоря: система отопления с гидрострелкой тратит минимум топлива и производит максимум тепловой энергии.

Как устроен гибрид гидрострелки и коллектора?

Такой гидродинамический терморегулятор можно сделать из любой типовой стрелки, заменив «правые» отводы на коллекторы. То есть напротив каждого «левого» штуцера, подключаемого к котлу, к корпусу приваривают не «правый» штуцер, а длинную трубу с множеством вертикальных отводов – коллектор системы отопления.

Гидравлическая стрелка

Теплоноситель поступает из котла в «стрелку», движется по ней в горизонтальном направлении и переходит в коллектор лучевой разводки, распределяясь по множеству контуров системы отопления. Причем каждый напорный патрубок на «выходе» из стрелки-коллектора комплектуется своим насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в конкретном контуре разводки.

В итоге коллектор отопления с гидрострелкой регулирует не только температуру теплоносителя, но и направление циркуляции, выравнивая давление между ветвями системы. Причем строительство такого гибрида оправдано лишь в случае экономии места в котельной. Поскольку тривиальное подключение пары коллекторов к типовой стрелке с четырьмя патрубками даст тот же эффект.

Как выбрать гидродинамический терморазделитель?

Относительно низкая цена гидрострелки для отопления нивелирует саму идею строительства этого узла своими руками.

Поэтому большинство домовладельцев предпочитают «заводские» стрелки кустарным самоделкам, выбирая гидродинамический терморегулятор по следующим параметрам:

• Тепловой мощности котла.
• Объему теплоносителя в системе.

Эти параметры должны соответствовать «паспортным» данным гидрострелки, то есть сама процедура выбора выглядит следующим образом:

• Узнаем тепловую мощность котла (по паспорту агрегата) и объем воды в системе (по метражу труб и габаритам котла и батарей).
• Идем в магазин и покупаем стрелку, подходящую под объем и мощность.

https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8

Также советуем посмотреть:

• Пленочный теплый пол с инфракрасным излучением
• Альтернативные источники отопления для частного дома — что выбрать?
• Для чего нужен байпас в системе отопления?
• Гофрированные нержавеющие трубы для отопления

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

Что такое гидрострелка для отопления?

В сложных разветвленных отопительных системах даже насосы завышенной мощности не смогут соответствовать разным параметрам и условиям работы системы. Это негативно скажется на функционировании котла и сроке службы дорогостоящего оборудования. Помимо этого, каждый из подключенных контуров имеет свой собственный напор и производительность. Это приводит к тому, что одновременно слаженно вся система работать не может.

Даже если каждый контур снабдить своим собственным циркуляционным насосом, который будет отвечать параметрам заданной магистрали, то проблема только усугубится. Вся система станет разбалансированной, потому что параметры каждого контура будут существенно различаться.

Чтобы решить проблему, котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур должен забирать из коллектора ровно столько, сколько нужно. В данном случае коллектор выполняет функции разделителя гидросистем. Именно для того, чтобы выделить из общего контура «малый котловой» поток и нужен гидроразделитель. Второе его название гидравлическая стрелка (ГС) или гидрострелка.

Такое название прибор получил за то, что он так же, как и железнодорожная стрелка, может разделять потоки теплоносителя и направлять их в нужный контур. Это прямоугольный или круглый резервуар с заглушками с торцов. Он подключается к котлу и коллектору и имеет несколько врезанных патрубков.

Принцип работы гидравлического разделителя

Поток теплоносителя проходит гидравлический разделитель для отопления со скоростью 0,1-0,2 метра в секунду, а насос котла разгоняет воду до 0,7-0,9 метров. Скорость водяного потока гасится за счет изменения направления движения и объема проходящей жидкости. При этом теплопотери в системе будут минимальные.

Принцип работы гидравлической стрелки заключается в том, что ламинарное движение водяного потока практически не вызывает гидравлического сопротивления внутри корпуса. Это способствует сохранению скорости потока и уменьшению теплопотерь. Такая буферная зона разделяет потребительскую цепь и котел. Это способствует автономной работе каждого насоса без нарушения гидравлического равновесия.

Режимы работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления имеет 3 режима работы:

1. В первом режиме гидроразделитель в системе отопления создает условия равновесия. То есть расход контура котла не отличается от общего расхода всех контуров, которые подключены к гидрострелке и коллектору. При этом теплоноситель не задерживается в приборе и движется через него по горизонтали. Температура теплового носителя на патрубках подачи и отведения одинаковая. Это довольно редкий режим работы, при котором гидрострелка не влияет на работу системы.
2. Иногда встречается ситуация, когда расход на всех контурах превышает производительность котла. Такое бывает при максимальном расходе жидкости всеми контурами сразу. То есть спрос на тепловой носитель превысил возможности котлового контура. Это не приведет к остановке или разбалансировке системы, потому что в гидрострелке сформируется вертикальный восходящий поток, который обеспечит подмес горячего теплоносителя из малого контура.
3. В третьем режиме термострелка на отопление работает чаще всего. При этом расход нагретой жидкости в малом контуре выше, чем суммарный расход на коллекторе. То есть спрос во всех контурах ниже, чем предложение. Это также не приведет к разбалансировке системы, потому что в приборе образуется вертикальный нисходящий поток, который обеспечит сброс избыточного объема жидкости в обратку.

Дополнительные возможности гидрострелки

Описанный выше принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления позволяет прибору реализовать и другие возможности:

После попадания в корпус разделителя скорость потока снижается, это приводит к оседанию нерастворимых примесей, которые содержатся в теплоносителе. Для слива скопившегося осадка в нижней части гидрострелки устанавливают кран.
Благодаря снижению скорости потолка из жидкости выделяются пузырьки газа, которые выводятся из прибора через автоматический воздухоотводчик, установленный в верхней части. По сути, он выполняет функции дополнительного сепаратора в системе

Особенно важно удалять газ на выходе из котла, ведь при нагревании жидкости до высоких температур газообразование повышается.
Гидроразделитель очень важен в системах с чугунными котлами. Если такой котел подключить напрямую к коллектору, то попадание холодной воды в теплообменник приведет к образованию трещин и выходу оборудования из строя.

Гидрострелка для отопления — назначение, принцип работы и расчёт: tvin270584 — LiveJournal

Чтобы отопительная система работала с максимальной эффективностью, необходимо добиться хорошей балансировки всех его узлов, а все элементы хорошо справлялись со своими функциями. Такая задача — достаточно сложная, особенно, когда речь идет и о разветвленном механизме с большим количеством контуров.

Очень часто подобные контуры имеют индивидуальные схемы термостатического управления, свой температурный градиент, различаются пропускной способностью, а также требуемым уровнем напора теплоносителя. Для того, чтобы объединить все узлы в единое целое. Поможет решить данную задачу гидрострелка для отопления. О том, что представляет собой гидравлические разделитель и как он работает, мастер сантехник расскажет в этой статье.
Назначение гидроразделителя

Для того, чтобы дать ответ на вопрос: в чем предназначение гидрострелки, следует разобраться как функционирует отопительная система. Наиболее простой вариант системы с принудительной циркуляцией упрощенно состоит из:

• Котла (К), здесь теплоноситель нагревается;


• Циркуляционного насоса (N1), за счет функционирования которого, теплоноситель движется по трубам подачи (красные линии) и обратки (синие линии). Насос монтируется на трубе или же входит в комплект конструкции котла — особенно это характерно для моделей настенного исполнения;


• Радиаторов отопления (РО), благодаря которым происходит теплообмен — тепловая энергия теплоносителя передается в комнаты.

Осуществив правильный выбор циркуляционного насоса по производительности и образуемому напору в простой одноконтурной системе, вам может вполне хватить одного экземпляра и не придется монтировать вспомогательные устройства.

Обратите внимание! Циркуляционный насос — неотъемлемое звено системы отопления. Благодаря этому прибору эффективность функционирования системы увеличивается

Для домов, небольших по размеру, такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в больших помещениях очень часто приходится прибегать к применению несколько контуров отопления. Усложним схему.

Как видно на рисунке, благодаря насосу осуществляется циркуляция теплоносителя через коллектор Кл, откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

• Один или более высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами.


• Водяные теплые полы (ВТП), для которых температурный режим теплоносителя должен быть намного ниже. Это означает, что придется задействовать специально предназначенные для этого термостатические устройства. Чаще всего сенсорная длина контуров теплых полов в несколько раз выше обычной радиаторной разводки.


• Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Теперь возникает вопрос: сможет ли справиться один насос с такой большой нагрузкой и таким расходом теплоносителя? Навряд ли. Несомненно, на рынке можно найти высокопроизводительные и высокомощные модели, которые отличаются хорошими показателями образуемого напора, но здесь стоит учесть и возможности самого котла, которые никак нельзя назвать неограниченными. Его теплообменник и патрубки рассчитаны на определенную производительность и определенное давление, которое возникает. Если превысить заданные параметры, можно попросту прийти к тому, что ваш отопительный прибор выйдет из строя.

Да и если насос все время будет функционировать на гране своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, то долго он не прослужит. К тому же работа будет сопровождаться громким шумом, а электрическая энергия будет потребляться в больших количествах.

Чтобы решить эту проблему, необходимо необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Именно для этого и предназначена гидрострелка, которая монтируется между котлом и коллектором. Установка гидрострелки в системе отопления позволяет избавиться от скачков температурного напора.

Устройство гидрострелки

Гидроразделитель — это вертикальный полый сосуд, состоящий из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам.

Размеры разделителя обусловлены мощностью котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус монтируется на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, размещают их на кронштейнах.

Патрубок емкостного гидравлического разделителя и отопительный трубопровод соединяются с посредством фланцев или резьбы.

Материал, из которого изготавливается гидрострелка — низкоуглеродистая нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Принцип работы

Теперь, когда мы знаем для чего нужна гидрострелка для отопления и разобрались с ее конструкцией, можно переходить к особенностям ее функционирования.

В процессе её работы выделяется три основных режима.

Режим первый.

Система практически находится в равновесии. Расход «малого» котлового контура практически не отличается от суммарного значения расходов всех контуров, подключенных к коллектору или непосредственно к гидрострелке.

Теплоноситель не задерживается в гидрострелке, а проходит сквозь нее по горизонтали, практически не создавая вертикального перемещения. Температура теплоносителя на патрубках подачи (Т1 и Т2) – одинакова. Естественно, такая же ситуация и на патрубках, подключенных к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрострелка, по сути, не оказывает никакого влияния на функционирование системы.

Но подобное равновесное положение – крайне редкое явление, которое может замечаться лишь эпизодически, так как исходные параметры системы всегда имеют тенденцию к динамическому изменению.

В продаже можно найти модели коллекторов со встроенными гидравлическими разделителями. Выбрать можно варианты на 2, 3, 4 или 5 контуров.

Режим второй.

В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла.

С такой ситуацией приходится сталкиваться достаточно часто, когда все подключённые к коллектору контуры именно в этот момент требуют максимального расхода теплоносителя. Обыденными словами – сиюминутный спрос на теплоноситель превысил то, что может выдать контур котла. Система при этом не остановится и не разбалансируется. Просто в гидрострелке сам по себе сформируется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи. Одновременно к этому потоку в верхней области гидравлического разделителя будет производиться подмес горячего теплоносителя, циркулирующего по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

Коллектор с гидрострелкой на 3 контура позволяет безопасно и грамотно подключить радиаторы, бойлер и тёплые полы. Является самым популярным в своём сегменте. Наличие 4 контуров позволяет дополнительно подключить нагреватель воздуха в вентиляции. Для подключения ещё и резервного котла нужно наличие 5 контуров.

Режим третий.

Этот режим функционирования гидравлического разделителя является, по сути, основным – в грамотно спланированной и правильно смонтированной системе отопления именно он и станет превалирующим.

Расход теплоносителя в «малом» контуре превышает аналогичный суммарный показатель на коллекторе, или, иными словами, «спрос» на необходимый объем стал ниже «предложения». Причин тому может быть немало: — Аппаратура термостатического регулирования на контурах снизила или даже временно прекратила поступление теплоносителя из коллектора подачи на приборы теплообмена.

Температура в бойлере косвенного нагрева достигла максимальной, а забора горячей воды давно не было – циркуляция через бойлер прекращена. Отключены на какое-то время или на длительный период отдельные радиаторы или даже контуры (необходимость профилактики или ремонта, нет нужды отапливать временно неиспользуемые помещения и иные причины). Система отопления вводится в действие ступенчато, с постепенным включением отдельных контуров.

Ни одна из перечисленных причин никак негативно не скажется на общей функциональности системы отопления. Излишек объема теплоносителя вертикальным нисходящим потоком просто будет уходить в «обратку» малого контура. По сути, котел станет обеспечивать несколько избыточный объем, а каждый из контуров, подключенных к коллектору или напрямую к гидрострелке, будет забирать ровно столько, сколько требуется в настоящий момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

При монтаже гидрострелки в индивидуальных системах отопления чаще всего используются пластиковые модели, которые и стоят дешевле, и установка их производится при помощи фитингов.

Расчет гидрострелки

Многие пользователи задаются вопросом: как рассчитать гидрострелку для отопления? Поскольку устройства, которые есть в продаже предназначены для определенной мощности отопительной системы.

Многие хотят самостоятельно изготовить прибор и тогда очень важно произвести правильные и точные расчеты.

Представим расчет в зависимости от мощности системы отопления.

Существует универсальная формула, описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки».

Формула расчёта расхода теплоносителя

Q = W / (с × Δt)

Где:

• Q – расход, л/час;


• W – мощность системы отопления, кВт


• с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)


• Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.


• Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен: Q = S × V


• S – площадь поперечного сечения трубы, м²;


• V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с.

Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час.

Можно взять усредненное значение – 540 м/час.

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу:

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставляем значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt) = 0,0451 × √(W/Δt)

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:

D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:

D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с; D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Поэтому гидрострелка для отопления решает важные задачи. При необходимости её нужно монтировать.

Видео

В сюжете — Принцип работы гидравлической стрелки.

В сюжете — Устройство и назначение гидрострелки

Источник
https://santekhnik-moskva.blogspot.com/2018/04/gidrostrelka-dlya-otopleniya.html

Hydrostatic Force — обзор

12.2.2 Напряжение / деформация прогиба

Напряжение изгиба в области прогиба также вызвано кривизной трубопровода. Кривизна обычно вычисляется с использованием теории упругих стержней в формулировке с малой деформацией и большим смещением, без учета осевой деформации и деформации крутящего момента. Напряжения возникают при S-образной укладке, J-образной укладке, вытягивании на берегу с плавучестью, надводных и подповерхностных буксировщиках, а также при использовании устройств расширения, подвергающихся воздействию окружающей среды. Методы анализа напряжений прогиба включают метод балок, метод нелинейных балок, метод естественной цепной связи, метод цепной связи с усилением, метод конечных элементов и метод толстого бетонного покрытия.Компьютерные программы часто необходимы для прогнозирования напряжений непрофессионала.

Балочный метод также называется методом малых прогибов, то есть теория применима только для малых прогибов, т. Е. Dydx намного меньше единицы (Wilhoit, 1967; Palmer, 1974). Метод применим к мелководным трубопроводам.

Метод нелинейных балок рассматривает уравнение нелинейного изгиба балки для описания изгиба пролета трубопровода (Бриндум и др. , 1982).Он применим как на мелководье, так и на глубоководье. Это справедливо для малых и больших прогибов. Для решения использовался конечно-разностный метод приближений.

Метод естественной цепной связи был использован для описания конфигурации участка трубопровода вдали от его концов (Планкетт, 1976). Поскольку граничные условия на участке трубопровода не выполняются, метод ограничивается участками трубопровода с очень малой жесткостью. Метод применим к трубопроводам в глубоководных условиях или там, где натяжение очень велико, так что термин натяжения преобладает над термином жесткости.

Метод цепной передачи с усилением отличается от метода цепной передачи с естественной цепью тем, что выполняются граничные условия (Палмер, 1975). Метод дает точные результаты конфигурации трубопровода даже в непосредственной близости от концов. Но он ограничен глубокой водой и там, где жесткость трубы мала.

Метод конечных элементов применим на любой глубине воды для малых и больших прогибов (Martinsen, 1998). Пролет трубопровода моделируется как система связанных конечных балочных элементов.Уравнения изгиба в системе решаются матричными методами. На точность метода влияет выбор длины элемента трубы.

Метод толстого бетонного покрытия был разработан для некоторых трубопроводов, где необходимо увеличить погружаемый вес трубы в достаточной степени, чтобы выдержать гидродинамические силы на морском дне (Powers and Finn, 1969). В этой ситуации, когда труба изгибается, изгибающие напряжения усиливаются в местах стыков, где жесткость трубы мала.

Сагбенд более интересен с точки зрения механики твердого тела. Добавление внешних гидростатических сил создает возможность обрушения пустой трубы. Наиболее распространенные морские коды, которые используются для ограничения допустимого напряжения / деформации во время укладки труб:

•

API RP 1111 и

•

DnV OS F101 2000

API RP 1111 имеет следующее уравнение взаимодействия для потери устойчивости под внешним давлением и изгиба, которое должно выполняться:

где,

ɛ = деформация в трубе

ɛ _b = критическая деформация при чистом изгибе = t2D

P _o = внешнее гидростатическое давление

P _i = внутреннее давление

P _c = давление разрушения (подробности см. В разделе 4 API RP1111.3.2.1)

г (δ) = коэффициент уменьшения обрушения = (1 + 20δ) ⁻¹

δ = Dmax-DminDmax + Dmin = овальность

D _max , D _мин. — это максимальный и минимальный диаметры при одном и том же поперечном сечении. Деформация ɛ в трубе может быть записана как

ɛ≤ [g (δ) — (Po-Pi) Pc] t2D

Во время установки допустимая деформация ограничивается запасом прочности, f ₁ , так что

f1ɛ1≤ɛ

, где

ɛ ₁ — максимальная деформация изгиба при установке.

API RP 1111 рекомендует: f ₁ = 2,0. Уравнения API ограничиваются трубами с отношением D / t не более 50.

Обычно при расчете толщины стенки Для трубопроводов на глубоководных участках максимальная деформация изгиба принимается равной 0,2%. Во многих случаях допустимую деформацию можно рассчитать, зная все другие факторы. В нескольких случаях было показано, что деформация может быть намного больше 0,2% и при этом удовлетворять неравенству.

DnV 2000 имеет аналогичное уравнение для трубопровода, подверженного продольной деформации изгиба и внешнему гидростатическому давлению, и определяется как

(ɛdɛcγe) 0,8 + pepcγscγm≤1

, где

p _e = внешнее давление

p _c = давление схлопывания

ɛ _d = расчетная деформация сжатия

ɛ _c = критическая деформация сжатия

9 γ _{e , γ sc , γ m — коэффициенты сопротивления деформации, класса безопасности и материала соответственно.}

Уравнение взаимодействия DnV 2000 считается более консервативным, чем уравнение API RP 1111. Формула овальности DnV дается

Это вдвое больше, чем определение, данное API RP 1111. Следовательно, нужно быть осторожным при использовании значения в уравнениях в обоих кодах.

Кроме того, в давлении схлопывания DnV 2000 p _c (уравнение 5.18 в коде) является функцией овальности, что кажется логичным. Однако некоторые испытания, проведенные на трубах большего размера с толстыми стенками, показывают, что результаты ближе к уравнению API RP 1111.Давление схлопывания API RP 1111 не зависит от овальности, и его проще использовать.

В глубоководных условиях контроль напряжений прогиба во время установки является обязательным, поскольку обрушение трубы под действием внешнего давления и изгиба может привести к распространению изгиба. Распространяющаяся пряжка может перемещаться по трубе на большие расстояния. Чтобы этого не произошло, ограничители изгиба размещаются на заранее определенном расстоянии вдоль трубы. Ограничители пряжки представляют собой короткие части трубы с более толстыми стенками.Ограничители пряжки можно приваривать как часть трубопровода для S-образной и J-образной укладки или крепить болтами для условий намотки трубы.

Распространяющееся давление, P _p , для трубопровода можно рассчитать по формуле API RP 1111:

Pp = 24S (tD) 2,4

, где S — заданный минимальный предел текучести материала трубы. .

Минимальный коэффициент безопасности 1,25 используется для внешнего избыточного давления по сравнению с давлением распространения.Это уравнение является эмпирическим и получено в основном из экспериментов на трубах под внешним давлением.

Установка глубоководных трубопроводов, заполненных водой, исключает обрушение из-за внешнего давления. Это уменьшает толщину стенки, необходимую для сопротивления обрушению. Несколько преимуществ прокладки линии, заполненной водой, заключаются в том, что она очень устойчива на морском дне и может быть сразу подвергнута гидроиспытаниям. Таким образом было проложено всего несколько трубопроводов. Требования к натяжению трубопровода возрастают при заполнении водой на глубине примерно до 2300 м.Поэтому большинство подрядчиков прокладывают трубопроводы в сухом состоянии.

Увеличение натяжения позволяет контролировать напряжение прогиба. На мелководных баржах увеличение натяжения должно восприниматься якорями. Это может привести к проскальзыванию в зависимости от почвенных условий на морском дне. Кроме того, увеличение натяжения приводит к увеличению пролета подвеса, что может быть нежелательно. Это также приводит к более высокому остаточному натяжению трубопровода на морском дне. На морском дне протяженность трубопровода по волнистости увеличивается с увеличением натяжения.Поэтому большинство барж хотят использовать оптимальное натяжение.

Капиллярный обмен | Анатомия и физиология II

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите первичные механизмы капиллярного обмена
• Различают капиллярное гидростатическое давление и осмотическое давление коллоидов крови, объясняя вклад каждого из них в чистое давление фильтрации
• Сравнить фильтрацию и реабсорбцию
• Объясните судьбу жидкости, которая не реабсорбируется из тканей в сосудистые капилляры

Основная цель сердечно-сосудистой системы — циркуляция газов, питательных веществ, отходов и других веществ к клеткам тела и от них.Небольшие молекулы, такие как газы, липиды и жирорастворимые молекулы, могут диффундировать непосредственно через мембраны эндотелиальных клеток стенки капилляров. Глюкоза, аминокислоты и ионы, включая натрий, калий, кальций и хлорид, используют переносчики для перемещения через определенные каналы в мембране за счет облегченной диффузии. Глюкоза, ионы и более крупные молекулы также могут покидать кровь через межклеточные щели. Более крупные молекулы могут проходить через поры фенестрированных капилляров, и даже большие белки плазмы могут проходить через большие промежутки в синусоидах.Некоторые крупные белки плазмы крови могут перемещаться в эндотелиальные клетки и выходить из них, упакованные в пузырьки, за счет эндоцитоза и экзоцитоза. Вода движется за счет осмоса.

Массовый поток

Массовое движение жидкости в капиллярные слои и из них требует транспортного механизма, гораздо более эффективного, чем простая диффузия. Это движение, часто называемое объемным потоком, включает два механизма, управляемых давлением: объемы жидкости перемещаются из области с более высоким давлением в капиллярном слое в область с более низким давлением в тканях посредством фильтрации .Напротив, движение жидкости из области с более высоким давлением в тканях в область с более низким давлением в капиллярах — это , реабсорбция . Два типа давления взаимодействуют, приводя в движение каждое из этих движений: гидростатическое давление и осмотическое давление.

Гидростатическое давление

Первичной силой, приводящей перенос жидкости между капиллярами и тканями, является гидростатическое давление, которое можно определить как давление любой жидкости, заключенной в пространстве. Гидростатическое давление крови — это сила, действующая со стороны крови, заключенной в кровеносных сосудах или камерах сердца.Более конкретно, давление, оказываемое кровью на стенку капилляра, называется капиллярным гидростатическим давлением (CHP) , и это то же самое, что и капиллярное кровяное давление. CHP — это сила, которая выталкивает жидкость из капилляров в ткани.

По мере того, как жидкость выходит из капилляра и перемещается в ткани, гидростатическое давление в интерстициальной жидкости соответственно возрастает. Это противодействующее гидростатическое давление называется гидростатическим давлением межклеточной жидкости (IFHP) .Как правило, КГП, происходящее из артериальных путей, значительно выше, чем ИФГП, потому что лимфатические сосуды постоянно абсорбируют избыток жидкости из тканей. Таким образом, жидкость обычно выходит из капилляра во интерстициальную жидкость. Этот процесс называется фильтрацией.

Осмотическое давление

Чистое давление, которое вызывает реабсорбцию — движение жидкости из межклеточной жидкости обратно в капилляры — называется осмотическим давлением (иногда его называют онкотическим давлением).В то время как гидростатическое давление вытесняет жидкость из капилляра, осмотическое давление втягивает жидкость обратно. Осмотическое давление определяется градиентами осмотической концентрации, то есть разницей в концентрациях растворенных веществ в воде в крови и тканевой жидкости. Область с более высокой концентрацией растворенного вещества (и более низкой концентрацией воды) втягивает воду через полупроницаемую мембрану из области с более высокой концентрацией воды (и более низкой концентрацией растворенного вещества).

Когда мы обсуждаем осмотическое давление в крови и тканевой жидкости, важно понимать, что форменные элементы крови не влияют на градиенты осмотической концентрации.Скорее, ключевую роль играют белки плазмы. Растворенные вещества также перемещаются через стенку капилляров в соответствии с их градиентом концентрации, но в целом концентрации должны быть одинаковыми и не оказывать значительного влияния на осмос. Из-за своего большого размера и химической структуры белки плазмы на самом деле не растворяются, то есть они не растворяются, а диспергируются или взвешиваются в своей жидкой среде, образуя коллоид, а не раствор.

Давление, создаваемое концентрацией коллоидных белков в крови, называется коллоидно-осмотическим давлением крови (BCOP) .Его влияние на капиллярный обмен объясняет реабсорбцию воды. Белки плазмы, взвешенные в крови, не могут перемещаться через полупроницаемую мембрану капиллярных клеток, поэтому они остаются в плазме. В результате кровь имеет более высокую концентрацию коллоидов и более низкую концентрацию воды, чем тканевая жидкость. Следовательно, он притягивает воду. Мы также можем сказать, что BCOP выше, чем коллоидно-осмотическое давление интерстициальной жидкости (IFCOP) , которое всегда очень низкое, потому что интерстициальная жидкость содержит мало белков.Таким образом, вода забирается из тканевой жидкости обратно в капилляр, унося с собой растворенные молекулы. Эта разница в коллоидно-осмотическом давлении объясняет реабсорбцию.

Взаимодействие гидростатического и осмотического давления

Нормальная единица измерения давления в сердечно-сосудистой системе — миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.). Когда кровь, выходящая из артериолы, впервые попадает в капиллярное русло, КДК достаточно высока — около 35 мм рт. Постепенно это начальное значение CHP снижается по мере того, как кровь движется по капилляру, так что к тому времени, когда кровь достигает венозного конца, CHP падает примерно до 18 мм рт.Для сравнения, белки плазмы остаются взвешенными в крови, поэтому BCOP остается довольно постоянным и составляет около 25 мм рт. Ст. По всей длине капилляра и значительно ниже осмотического давления в интерстициальной жидкости.

Чистое давление фильтрации (NFP) представляет собой взаимодействие гидростатического и осмотического давлений, вытесняющих жидкость из капилляра. Это равно разнице между CHP и BCOP. Поскольку фильтрация — это, по определению, движение жидкости из капилляра, когда происходит реабсорбция, NFP представляет собой отрицательное число.

NFP изменяется в разных точках капиллярного русла. Ближе к артериальному концу капилляра оно составляет примерно 10 мм рт. Ст., Потому что КДД 35 мм рт. Напомним, что гидростатическое и осмотическое давление интерстициальной жидкости практически ничтожно. Таким образом, NFP, равный 10 мм рт. Ст., Вызывает чистое движение жидкости из капилляра на конце артерии. Примерно в середине капилляра CHP примерно такой же, как BCOP, равный 25 мм рт. Ст., Поэтому NFP падает до нуля.В этот момент нет чистого изменения объема: жидкость выходит из капилляра с той же скоростью, что и в капилляр. Около венозного конца капилляра КДК снизилась примерно до 18 мм рт. Ст. Из-за потери жидкости. Поскольку BCOP остается стабильным на уровне 25 мм рт. Ст., Вода втягивается в капилляр, то есть происходит реабсорбция. Другой способ выразить это — сказать, что на венозном конце капилляра NFP составляет -7 мм рт.

Рис. 1. Чистая фильтрация происходит около артериального конца капилляра, поскольку капиллярное гидростатическое давление (ГДД) больше, чем коллоидно-осмотическое давление (BCOP).Вблизи средней точки нет чистого движения жидкости, поскольку CHP = BCOP. Чистая реабсорбция происходит около венозного конца, поскольку BCOP больше, чем CHP.

Роль лимфатических капилляров

Поскольку общее КГД выше, чем ПСД, неизбежно, что больше чистой жидкости выйдет из капилляра через фильтрацию на конце артерии, чем войдет через реабсорбцию на конце венозной артерии. Учитывая все капилляры в течение дня, это может быть довольно значительное количество жидкости: примерно 24 литра в день фильтруются, тогда как 20.Реабсорбируется 4 литра. Эта лишняя жидкость улавливается капиллярами лимфатической системы. Эти чрезвычайно тонкостенные сосуды имеют большое количество клапанов, которые обеспечивают однонаправленный поток через все более крупные лимфатические сосуды, которые в конечном итоге стекают в подключичные вены на шее. Важная функция лимфатической системы — возвращать жидкость (лимфу) в кровь. Лимфу можно рассматривать как переработанную плазму крови. (Для получения более подробной информации о лимфатической системе обратитесь к дополнительным материалам.)

Практический вопрос

Посмотрите это видео, чтобы изучить капилляры и то, как они функционируют в организме.Капилляры никогда не располагаются на расстоянии более 100 микрометров. Что является основным компонентом межклеточной жидкости?

Обзор главы

Небольшие молекулы могут проникать в капилляры и выходить из них посредством простой или облегченной диффузии. Некоторые большие молекулы могут пересекаться в пузырьках или через щели, оконные проемы или промежутки между клетками в стенках капилляров. Однако основной поток капиллярной и тканевой жидкости происходит за счет фильтрации и реабсорбции. Фильтрация, движение жидкости из капилляров, осуществляется ТЭЦ.Реабсорбция, приток тканевой жидкости в капилляры, осуществляется BCOP. Фильтрация преобладает в артериальном конце капилляра; в средней части противоположные давления практически идентичны, поэтому нет чистого обмена, тогда как реабсорбция преобладает на венульном конце капилляра. Гидростатическое и коллоидно-осмотическое давление в интерстициальной жидкости незначительно в здоровых условиях.

Самопроверка

Ответьте на вопросы ниже, чтобы увидеть, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.

Вопросы о критическом мышлении

1. В отделение неотложной помощи поступает пациент с опасно низким артериальным давлением. Осмотическое давление коллоидов крови пациента в норме. Как вы ожидаете, что эта ситуация повлияет на чистое давление фильтрации пациента?
2. Верно или неверно? Белки плазмы, взвешенные в крови, проникают через мембрану капиллярных клеток и попадают в тканевую жидкость посредством облегченной диффузии. Объясните свое мышление.

Показать ответы

1. Кровь пациента будет медленнее течь из артериолы в капиллярное русло.Таким образом, гидростатическое давление капилляров пациента будет ниже нормальных 35 мм рт. Ст. На конце артерии. При этом осмотическое коллоидное давление крови пациента в норме — около 25 мм рт. Таким образом, даже на артериальном конце капиллярного русла чистое давление фильтрации будет ниже 10 мм рт. Ст., И произойдет аномально пониженный уровень фильтрации. Фактически, реабсорбция может начаться в середине капиллярного ложа.
2. Неверно. Белки плазмы, взвешенные в крови, не могут пересекать полупроницаемую мембрану капиллярных клеток, и поэтому они остаются в плазме внутри сосуда, где они определяют осмотическое давление коллоидов крови.

Глоссарий

коллоидно-осмотическое давление крови (BCOP): давление, создаваемое коллоидами, взвешенными в крови внутри сосуда; первичным детерминантом является наличие белков плазмы

гидростатическое давление крови: сила воздействия крови на стенки кровеносного сосуда или камеры сердца

капиллярное гидростатическое давление (ГДД): сила давления крови на капилляр

фильтрация: в сердечно-сосудистой системе движение материала из капилляра в интерстициальную жидкость, перемещение из области более высокого давления в область более низкого давления

коллоидно-осмотическое давление интерстициальной жидкости (IFCOP): давление, оказываемое коллоидами внутри интерстициальной жидкости

гидростатическое давление межклеточной жидкости (IFHP): сила, создаваемая жидкостью в тканевых пространствах

чистое давление фильтрации (NFP): вынуждает вытеснять жидкость из капилляра в промежутки между тканями; равна разности капиллярного гидростатического давления и коллоидно-осмотического давления крови

реабсорбция: в сердечно-сосудистой системе, перемещение материала из межклеточной жидкости в капилляры

Понимание и устранение неисправностей гидростатических систем

Гидростатические приводы используются во множестве приложений во всех отраслях промышленности.Иногда их называют гидростатическими трансмиссиями. Каждый раз, когда один или несколько гидравлических двигателей необходимо приводить в действие с переменной скоростью в двух направлениях, часто используется гидростатический привод.

Общие области применения включают конвейеры, краны для бревен, мобильное оборудование, центрифуги, химические моечные машины и строгальные станки. Гидростатические приводы являются одними из наименее изученных систем, поскольку многие из компонентов расположены внутри или внутри узла гидростатического насоса.

Схема типичного гидростатического привода показана на рисунке 1.Двунаправленный насос переменной производительности регулирует направление и скорость гидравлического двигателя. Этот тип привода обычно называют системой с обратной связью. Обратите внимание, как два порта насоса гидравлически связаны с двумя портами на двигателе, образуя замкнутый контур.

Рисунок 1. Типовой гидростатический привод

Главный насос

В гидростатической системе всегда используется поршневой насос. Объем насоса может варьироваться от нуля до максимального количества.На рисунке 2 наклонная шайба насоса находится в вертикальном положении, что означает, что производительность насоса составляет ноль галлонов в минуту (галлонов в минуту). Аппарат перекоса приводится в движение двумя внутренними цилиндрами, которые управляются отдельным клапаном или ручным рычагом.

Для движения гидравлического двигателя вперед (Рисунок 3) нижний цилиндр выдвигается, чтобы наклонить наклонную шайбу и доставить жидкость через порт «A». Затем поток масла направляется к двигателю для вращения вала. По мере вращения вала масло, которое вытекает из двигателя, возвращается в порт «B» на насосе.Этот порт будет действовать как всасывающий порт в этом направлении.

Чтобы вращать двигатель в обратном направлении, верхний цилиндр выдвигается, позволяя наклонной шайбе наклоняться в противоположном направлении (Рисунок 4). Порт «B» будет тогда служить портом давления, а порт «A» — портом всасывания. Углы наклонной шайбы в каждом направлении будут определять расход насоса.

Нагнетательный насос

Зарядный насос установлен на задней части основного насоса.Иногда это называют дозаправочным насосом. В некоторых случаях нагнетательный насос расположен внутри узла основного насоса. Объем нагнетательного насоса обычно составляет 10-15 процентов от объема основного насоса. Когда основной насос находится в режиме холостого хода, объем нагнетательного насоса предварительно заполняет порты «A» и «B» жидкостью.

Давление будет расти в обоих портах до тех пор, пока не будет достигнута установка предохранительного клапана. Разгрузка нагнетательного насоса обычно устанавливается в пределах 200-300 фунтов на квадратный дюйм (PSI).По достижении настройки пружины клапана объем нагнетательного насоса будет проходить через предохранительный клапан нагнетательного насоса в корпус насоса. Затем масло возвращается в резервуар через сливной трубопровод картера.

Нагнетательный насос предназначен для подачи подпиточной жидкости в систему во время работы. Между поршнями и цилиндром в насосе и двигателе есть жесткие допуски. Это означает, что часть масла внутри насоса и двигателя будет обходить поршни и течь обратно в резервуар через дренажные линии корпуса.

Из-за этого байпаса из двигателя вытекает меньше масла, чем фактически требуется для основного насоса. Нагнетательный насос будет подавать подпиточное масло через обратный клапан, предотвращая кавитацию насоса. Нагнетательный насос также используется для подачи масла в подпружиненные цилиндры для хода основного насоса.

Предохранительный клапан нагнетательного насоса

Предохранительный клапан нагнетательного насоса обеспечивает обратный поток избыточного объема насоса в резервуар в режиме холостого хода. Предохранительный клапан обычно устанавливается на нагнетательном насосе или рядом с ним.Выходной поток этого предохранительного клапана обычно направляется в корпус насоса, где он возвращается в резервуар через дренажную линию корпуса основного насоса.

В системе, показанной на Рисунке 2, настройка предохранительного клапана определяет давление в системе в режиме холостого хода. Это давление обычно составляет 200-300 фунтов на квадратный дюйм. В системах, в которых используется челночный клапан горячего масла, челночный предохранительный клапан определяет давление на стороне низкого давления контура при приводе в действие двигателя.

Обратные клапаны подпитки

Обратные клапаны подпитки обеспечивают свободный поток от нагнетательного насоса к стороне низкого давления контура.В то же время масло на стороне высокого давления блокируется противоположным обратным клапаном на стороне низкого давления. Обратные клапаны обычно доступны после снятия нагнетательного насоса.

Рисунок 2. Главный насос в режиме холостого хода

Рисунок 3. Привод двигателя вперед

Рисунок 4. Привод двигателя в обратном направлении

Клапаны сброса поперечного сечения

Перекрестные предохранительные клапаны ограничивают максимальное давление в системе.Если двигатель механически остановится, предохранительный клапан на стороне высокого давления откроется и сбросит жидкость обратно на сторону низкого давления контура, защищая двигатель от избыточного давления. Клапаны также поглощают удары в системе. Для наилучшего поглощения скачков давления клапаны обычно устанавливаются как можно ближе к двигателю. В зависимости от системы клапаны могут располагаться на насосе, монтироваться в отдельном блоке или на гидравлическом двигателе.

Клапаны обычно предварительно настроены на 200–400 фунтов на квадратный дюйм выше максимального рабочего давления.Некоторые приводы могут иметь блокировку максимального давления, которая работает аналогично компенсатору насоса. Когда достигается настройка коррекции давления, объем насоса уменьшается до почти нуля галлонов в минуту. Насос будет подавать достаточно масла только для поддержания настройки коррекции давления. В этих системах коррекция давления устанавливается ниже настроек переключающего предохранительного клапана.

Гидравлический мотор

Скорость и направление вращения двигателя определяется гидравлическим насосом переменной производительности.Максимальное давление на двигатель регулируется настройками перекрестного предохранительного клапана. Дренажный поток корпуса двигателя следует проверять и записывать для дальнейшего поиска и устранения неисправностей. В системах с челночными клапанами горячего масла отверстие для резервуара челночного предохранительного клапана иногда соединяется с дренажной линией корпуса гидравлического двигателя. В этих системах проверка потока в корпусе не дает точного указания на обход. Это происходит из-за того, что избыточный поток в системе будет сочетаться с байпасом в гидравлическом двигателе.

Управление насосом

Наиболее распространенный метод изменения объема насоса — механическое соединение или сервоклапан. Механическое управление осуществляется с помощью кабеля или другого механического соединения. В некоторых случаях механическое соединение перемещает клапан на насосе, который направляет масло в подпружиненные цилиндры внутри насоса. В других случаях механическое управление подключается непосредственно к наклонной шайбе.

Оператор перемещает джойстик или ножную педаль, чтобы запустить насос.Количество галлонов в минуту, которое подает насос, прямо пропорционально перемещению джойстика или педали. Направление потока насоса и, следовательно, вращение гидравлического двигателя определяется тем, в каком направлении перемещается педаль или джойстик. Если насос перекачивает жидкость, когда джойстик или педаль отцентрированы, возможно, потребуется отрегулировать механическую связь.

Большинство гидростатических приводов в промышленных приложениях используют сервопривод или пропорциональный клапан для управления главным насосом.Специальный клапан обычно устанавливается на корпусе насоса. Клапан управляется входным сигналом в усилитель клапана (обычно положительным и отрицательным напряжением постоянного тока).

Входной сигнал может поступать от потенциометра, джойстика или программируемого логического контроллера (ПЛК). Положительное напряжение обычно переводит клапан в положение «A» (прямые стрелки), а отрицательное напряжение переводит его в положение «B» (перечеркнутые стрелки).

На Рисунке 1 сервоклапан переведен в положение «A», чтобы направлять масло от нагнетательного насоса к подпружиненному цилиндру для перемещения наклонной шайбы насоса.Как только наклонная шайба перемещается пропорционально величине смещения золотника сервоклапана, механическая обратная связь блокирует поток масла из сервоклапана. После этого наклонная шайба насоса остановится и будет поддерживать выбранный объем.

Чтобы изменить направление потока из насоса, на усилитель подается отрицательное постоянное напряжение (DC). Затем клапан пропорционально переместится в положение «B» и подаст жидкость через противоположный порт, чтобы реверсировать двигатель.

Когда на клапан нет электрического сигнала, производительность насоса должна быть равна нулю галлонов в минуту.Если гидравлический двигатель дрейфует, необходимо либо отрегулировать центрирующие пружины на цилиндрах, либо обнулить клапан.

Поток масла к клапану фильтруется не перепускным элементом размером от 3 до 10 микрон. Большинство сервоклапанов также содержат небольшой пилотный фильтр с номиналом от 100 до 200 микрон. Если какой-либо фильтр забивается, насос будет работать очень медленно или не будет работать совсем.

Челночный клапан горячего масла и предохранительный клапан

Одним из недостатков гидростатических приводов является то, что большая часть масла остается в контуре и не возвращается в резервуар для охлаждения.Один из способов вернуть часть масла обратно в резервуар — использовать челночный клапан горячего масла. Назначение этого клапана — направить часть потока, выходящего из двигателя, через охладитель перед возвращением в резервуар.

Когда двигатель вращается в прямом направлении, челночный клапан смещается, так что масло со стороны всасывания контура направляется к разгрузке челночного клапана. Нагнетательный насос будет подавать на всасывающую сторону насоса больше масла, чем необходимо для компенсации байпасирования внутри основного насоса и двигателя.

Это вызывает повышение давления до уставки сброса челночного клапана (150–220 фунтов на кв. Дюйм). Затем открывается челночный предохранительный клапан, и небольшое количество масла выходит из двигателя через охладитель и возвращается в резервуар. Настройка пружины челночного предохранительного клапана определяет давление на стороне низкого давления контура. Хотя не во всех системах используются челночные клапаны, их настоятельно рекомендуется использовать для уменьшения нагрева системы.

Важно, чтобы давление челночного предохранительного клапана было установлено ниже предохранительного клапана нагнетательного насоса.Если установить более высокое значение, избыточная жидкость нагнетательного насоса будет все время сбрасываться через предохранительный клапан нагнетательного насоса, минуя охладитель. Это может вызвать перегрев системы. Челночный клапан горячего масла и предохранительный клапан обычно привинчиваются к гидравлическому двигателю. Они также могут быть установлены в отдельном блоке вместе с перекрестными предохранительными клапанами.

Встроенные фильтры

Жидкость в гидростатическом контуре постоянно рециркулирует, за исключением потока масла через челночный предохранительный клапан.Лучшее устройство фильтра — фильтровать жидкость в обоих направлениях с каждой стороны контура. Если фильтрация не выполняется в обоих направлениях, при выходе из строя насоса загрязнение от насоса может попасть прямо в двигатель или наоборот.

Фильтры, показанные на Рисунке 1, будут фильтровать масло по мере его поступления в двигатель. Если элемент загрязнен, масло потечет через подпружиненный перепускной обратный клапан. Масло, которое вытекает из двигателя, будет проходить через не подпружиненный обратный клапан.Фильтры должны иметь визуальные или электрические индикаторы, показывающие, когда элементы загрязнены.

Всасывающий фильтр нагнетательного насоса

Этот фильтр очищает масло от бака до всасывающего патрубка нагнетательного насоса. Обычно он не обходится и имеет рейтинг 10 микрон. Фильтр следует менять и чистить регулярно. При его загрязнении может образоваться кавитация в зарядном устройстве и главном насосе.

Надеюсь, что, узнав о различных компонентах гидростатических приводов, вы теперь лучше понимаете эти важные системы и то, как они должны функционировать.

Как работает гидростатическое давление в подземном бассейне?

Скорее всего, вы слышали, как люди в бассейне отчаянно и со слезами на глазах говорят вам: «Не сливайте воду из своего бассейна!» Они упоминают гидростатическое давление как аргумент перед тем, как убежать, чтобы предупредить следующего владельца бассейна, которого они могут найти. Приятно с их стороны вас предупредить … но о чем они говорят? Почему бы тебе не осушить бассейн, правда, ? Что вообще означает «гидростатический»?

Не волнуйся, друг.У меня твоя спина.

Давайте поговорим о физике бассейна.

Научный уголок: гидростатическое давление

Так что же такое гидростатическое давление ?

Определение из словаря: «Давление, оказываемое жидкостью в состоянии равновесия в данной точке внутри жидкости из-за силы тяжести. Гидростатическое давление увеличивается пропорционально глубине, измеряемой от поверхности, из-за увеличения веса жидкости, действующей сверху вниз.”

Спасибо, словарь. Для меня это совершенно бесполезно.

На самом базовом уровне гидростатическое давление составляет , насколько сильно вода толкает стенки своего резервуара .

Это относится только к воде, которая находится в одном месте, а не в движении . Отсюда «гидро» (вода) + «статика» (в состоянии покоя).

Хотите узнать больше? Тебе повезло. Пришло время для наименее научно звучащих объяснений.

Вес = Давление

Хорошо, когда вы взвешиваете себя на весах, измеряется не ваша масса , а ваше давление на весах.Ваш вес — это ваш вниз давление благодаря силе тяжести.

А теперь представьте стакан с водой, стоящий на этих весах.

Вес стакана с водой, опять же, равен нижнему давлению . Но приготовьтесь: это не единственное давление, которое оно оказывает.

Вода, как и ваш местный подросток, хочет быть бесплатной, и будет преодолевать все границы , чтобы добиться этого.

«Выпусти меня», — говорит вода.«Я хочу пойти на вечеринку Джессики. Вы меня не понимаете ».

Вместо того, чтобы сделать татуировку или вылезти из окна спальни, вода бунтует, толкая каждую «стену» в своем контейнере, пытаясь вырваться из тюрьмы.

Итак, теперь у вас всестороннее давление. Гидростатическое давление.

Стрела.

Подъемная сила

Допустим, вы в приступе досады бросаете кусок дерева в лужу. В итоге он оказывается лежащим на земле.

Однако, если вы бросите тот же кусок дерева в океан, он уплывет. (Также вам следует изучить управление гневом.)

Так в чем разница?

Выталкивающая сила или плавучесть , это , направленная вверх сила воды, которая противодействует силе тяжести. Это разновидность гидростатического давления.

Вода оттолкнет все, что может, но есть Правила.

Понижение означает, что плавучесть <вес.

Плавающий означает, что плавучесть > веса.

(Так почему же корабли плывут? Сталь корабля плотнее воды, но вмещает сгусток воздуха , и все это вместе имеет на среднюю плотность на меньше, чем у океана.)

Когда объект не движется на , это означает, что плавучесть равна весу объекта.

Два давления воды в войне

Теперь мы собираем все это воедино.(Надеюсь, вы обратили внимание!)

Как различные типы давления воды влияют на бассейн, находящийся в грунте?

Для начала, у вас есть гидростатическое давление от внутри бассейна и выталкивающая сила (также гидростатическое давление) от за пределами бассейна.

Когда вы бросаете бассейн в землю и наполняете его водой (в случае бассейнов из стекловолокна), вы создаете внутреннее давление воды. Вода внутри бассейна начинает толкать по бокам и дну корпуса бассейна, чтобы освободиться.Гидростатическое давление.

Вы сливаете грунтовые воды, чтобы поставить бассейн, но эти нечестивые грунтовые воды все еще могут возвращаться.

Отверстие для вашего бассейна ничем не отличается от любого другого отверстия в вашем дворе. Наполняется водой. Дождь? Снег? Сильно плакать на заднем дворе? Здравствуйте, вода под и вокруг бассейна .

Насыщает почву. Тип почвы определит, как долго вода будет оставаться в полости за пределами бассейна. Наиболее проницаема песчаная почва; глина меньше всего.

Окружающая вода хочет, чтобы бассейн ушел, поэтому она толкается к нему. Выталкивающая сила, также известная как восходящее гидростатическое давление.

Если бассейн на заполнен водой , он на достаточно тяжел, чтобы противодействовать восходящему давлению грунтовых вод, и он не будет двигаться.

Проблема возникает, когда вы осушаете пул. Даже понижения уровня воды ниже скиммера может быть достаточно, чтобы испортить вам жизнь (ну, жизнь вашего бассейна).

Без веса из все воды, бассейн теряет нисходящее давление .Этим пользуется плавучесть. Это давление стремительно поднимается вверх. «Уходи, бассейн».

Когда в бассейне недостаточно воды, раковина может вздуться, потрескаться или даже всплыть. Не идеально.

Как уберечь бассейн от плавания

Прежде всего, и, прежде всего, вашему бассейну нужна система обезвоживания , чтобы вы могли осматривать и удалять грунтовые воды при необходимости. Это проактивное решение.

Второй , и что не менее важно: Не сливайте воду из бассейна. Не делай этого! Если вы чувствуете, что это абсолютно требует слива, наймите авторизованного специалиста для этого. Это обеспечит сохранность вашей гарантии.

Эти принципы применимы ко всем типам бассейнов. При достаточном подъеме давления воды бетонные бассейны действительно будут плавать. Виниловые вкладыши пузыряются и плавают в бассейне.

Бассейны из стекловолокна тоже могут всплывать. Однако после более чем 1000 установок за последние 15 лет у нас еще не было этого ни на одном завершенном проекте.

Хотите больше информации о бассейнах?

Круглый год компания River Pools производит и устанавливает бассейны из стекловолокна в Вирджинии и Мэриленде. Мы также работаем в других регионах страны через наших национальных дилеров.

Если вам нравится этот абсурдно случайный подход к науке о бассейнах, вам следует ознакомиться с нашим объяснением хлора в бассейне. Это довольно весело, если я сам так говорю.

Если вы хотите узнать больше о различных типах бассейнов , , ознакомьтесь с нашей обширной электронной книгой «Сравнение бассейнов из стекловолокна, бетона и виниловых лайнеров в современную эпоху.«Здесь обсуждаются стоимость, дизайн, долговечность поверхности, установка… практически любой аспект, который вы захотите сравнить, если вы примете решение о большом бассейне.

Вперед:

Бассейны из стекловолокна 101: производство, стоимость и многое другое

Стоит ли покупать бассейн из стекловолокна? (Инфографика)

Что такое полузаглубленный бассейн? Обзор стоимости, проблем и прочего

Информация о программе Order of the Arrow

Назначение

Орден Стрелы преследует четыре цели:

• Признать тех скаутских лагерей, которые лучше всего демонстрируют Скаутскую Клятву и Закон в своей повседневной жизни.
• Развивать и поддерживать традиции и дух кемпинга
• Продвижение скаутского кемпинга
• Превратить скаутскую привычку к полезности в жизненную цель лидерства в веселом служении другим

История

Орден Стрелы (OA) был основан докторомЭ. Урнер Гудман и Кэрролл А. Эдсон в 1915 году в лагере «Остров сокровищ» Совета Филадельфии, бойскаутов Америки. Это стало официальным программным экспериментом в 1922 году и было одобрено как часть программы скаутинга в 1934 году.

В 1948 году OA, признанное национальным братством почетных отдыхающих BSA, стало официальной частью национальной программы кемпинга бойскаутов. Америки.

Членство

В состав OA входит более 176 000 членов, работающих в ложах, связанных примерно с 327 местными советами BSA.

лоджей

Каждому местному совету бойскаутов рекомендуется иметь домик Ордена Стрелы. Каждой лодже по ежегодной заявке выдается устав Национального совета BSA. Домик OA помогает местному совету предоставлять качественную программу Скаутинга через признание скаутского духа и производительности, развития молодежного лидерства и служения, продвижения скаутских кемпингов и программ на открытом воздухе, а также увеличения срока членства.

Разделы

Секция «Орден Стрелки» состоит из домиков в пределах географической области региона.Раз в год представители лож в секции собираются на конклав, чтобы поделиться общением, навыками и обучением. Все избранные руководители секций образуют комитет конференции для национального мероприятия Ордена Стрелы, которое проводится под руководством национального комитета Ордена Стрелы.

Региональное руководство

Региональный руководитель — это молодежный лидер региона, избираемый начальниками отделов на срок полномочий, определенный национальным приказом Стрелочного комитета, который совпадает со сроком полномочий национального руководителя и заместителя начальника.Эти выборы проводятся вместе с созываемыми собраниями руководителей секций для избрания национального вождя и его заместителя, а также для планирования национального мероприятия Ордена Стрелы.

Региональный председатель Ордена Стрелы — совершеннолетний, назначаемый региональным директором. Профессиональный советник по региону — это сотрудник, назначаемый на должность региональным директором.

Национальное лидерство

Национальный вождь и его заместитель — это Стрелки, выбранные руководителями секций, которые образуют национальный комитет конференции Ордена Стрелы.Они являются членами национального комитета «Орден стрелы», представляя молодежь по вопросам национальной политики открытого доступа. Они также служат в качестве председательствующих на национальном мероприятии открытого доступа. Срок их полномочий определяется национальным комитетом. Об их обязанностях им сообщает председатель национального комитета и директор Ордена Стрелы.

Председатель национального комитета ОА назначается председателем национального комитета бойскаутов. Профессиональный советник — директор Ордена Стрелы, член национального бойскаутского дивизиона.

энтропия | Определение и уравнение

энтропия , мера тепловой энергии системы на единицу температуры, которая недоступна для выполнения полезной работы. Поскольку работа получается из упорядоченного молекулярного движения, количество энтропии также является мерой молекулярного беспорядка или случайности системы. Концепция энтропии позволяет глубже понять направление спонтанных изменений многих повседневных явлений. Его введение немецким физиком Рудольфом Клаузиусом в 1850 году стало ярким событием в физике XIX века.

Идея энтропии предоставляет математический способ закодировать интуитивное представление о том, какие процессы невозможны, даже если они не нарушают фундаментальный закон сохранения энергии. Например, кусок льда, поставленный на горячую плиту, обязательно тает, а плита остывает. Такой процесс называется необратимым, потому что никакие незначительные изменения не заставят талая вода снова превратиться в лед, пока печь становится горячее. Напротив, кусок льда, помещенный в баню с ледяной водой, либо немного оттает, либо немного замерзнет, ​​в зависимости от того, добавлено ли небольшое количество тепла к системе или отнято от нее.Такой процесс обратим, потому что требуется лишь бесконечно малое количество тепла, чтобы изменить его направление от постепенного замораживания к прогрессивному оттаиванию. Точно так же сжатый газ, заключенный в цилиндр, мог либо свободно расширяться в атмосферу, если клапан был открыт (необратимый процесс), либо он мог выполнять полезную работу, толкая подвижный поршень против силы, необходимой для удержания газа. Последний процесс обратим, потому что только небольшое увеличение удерживающей силы может изменить направление процесса от расширения к сжатию.Для обратимых процессов система находится в равновесии с окружающей средой, а для необратимых — нет.

Подробнее по этой теме

термодинамика: энтропия

Понятие энтропии было впервые введено в 1850 году Клаузиусом как точный математический способ проверки того, является ли второе …

энтропия и стрела времени

Альберт Эйнштейн говорил об энтропии и втором законе термодинамики как о единственном способе проникновения в суть устройства мира, который никогда не будет опровергнут.Это видео — эпизод из серии Daily Equation Брайана Грина.

© World Science Festival (издательский партнер Britannica) См. Все видео к этой статье

Для количественной оценки направления спонтанных изменений Клаузиус ввел понятие энтропии как точный способ выражения второго закона термодинамики. Форма Клаузиуса второго закона гласит, что спонтанное изменение необратимого процесса в изолированной системе (то есть в системе, которая не обменивается теплом и не работает с окружающей средой) всегда происходит в направлении увеличения энтропии.Например, ледяной блок и плита составляют две части изолированной системы, общая энтропия которой увеличивается по мере таяния льда.

Согласно определению Клаузиуса, если количество тепла Q течет в большой тепловой резервуар при температуре T выше абсолютного нуля, то увеличение энтропии составляет Δ S = Q / T . Это уравнение эффективно дает альтернативное определение температуры, которое согласуется с обычным определением. Предположим, что имеется два резервуара тепла R ₁ и R ₂ при температурах T ₁ и T ₂ (например, плита и глыба льда).Если количество тепла Q течет от R ₁ до R ₂ , то чистое изменение энтропии для двух резервуаров будет положительным при условии, что T ₁ > T ₂ . Таким образом, наблюдение, что тепло никогда не перетекает самопроизвольно от холода к горячему, эквивалентно требованию, чтобы изменение чистой энтропии было положительным для спонтанного потока тепла. Если T ₁ = T ₂ , то резервуары находятся в равновесии, тепловые потоки отсутствуют, и Δ S = 0.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Условие Δ S ≥ 0 определяет максимально возможную эффективность тепловых двигателей, то есть таких систем, как бензиновые или паровые двигатели, которые могут работать циклически. Предположим, тепловой двигатель поглощает тепло Q ₁ из R ₁ и отводит тепло Q ₂ до R ₂ для каждого полного цикла. За счет сохранения энергии работа, выполненная за цикл, составляет Вт = Q ₁ — Q ₂ , а чистое изменение энтропии должно сделать Вт как можно больше, Q ₂ должен быть как можно меньше по сравнению с Q ₁ .Однако Q ₂ не может быть нулевым, потому что это сделало бы Δ S отрицательным и таким образом нарушило бы второй закон. Наименьшее возможное значение Q ₂ соответствует условию Δ S = 0, что является основным уравнением, ограничивающим эффективность всех тепловых двигателей. Процесс, для которого Δ S = 0, является обратимым, потому что бесконечно малого изменения было бы достаточно, чтобы тепловой двигатель работал в обратном направлении, как холодильник.

По тем же соображениям можно определить изменение энтропии рабочего вещества в тепловом двигателе, например газа в цилиндре с подвижным поршнем.Если газ поглощает дополнительное количество тепла d Q из теплового резервуара при температуре T и обратимо расширяется против максимально возможного сдерживающего давления P , то он выполняет максимальную работу d W = P d V , где d V — изменение объема. Внутренняя энергия газа также может измениться на величину d U по мере его расширения.Тогда по сохранению энергии d Q = d U + P d V . Поскольку чистое изменение энтропии для системы плюс резервуар равно нулю, когда выполняется максимальная работа, а энтропия резервуара уменьшается на величину d S _{резервуар} = — d Q / T , это должен уравновешиваться увеличением энтропии рабочего газа, так что d S _{система} + d S _{резервуар} = 0.Для любого реального процесса будет выполнено меньше максимальной работы (например, из-за трения), и поэтому фактическое количество тепла d Q ′, поглощенное из теплового резервуара, будет меньше максимального количества d. К . Например, газ может свободно расширяться в вакуум и вообще не работать. Следовательно, можно констатировать, что с d Q ′ = d Q в случае максимальной работы, соответствующей обратимому процессу.

Это уравнение определяет S _system как термодинамическую переменную состояния, что означает, что ее значение полностью определяется текущим состоянием системы, а не тем, как система достигла этого состояния. Энтропия — это обширное свойство, поскольку ее величина зависит от количества материала в системе.

В одной статистической интерпретации энтропии обнаружено, что для очень большой системы, находящейся в термодинамическом равновесии, энтропия S пропорциональна натуральному логарифму величины Ω, представляющей максимальное количество микроскопических способов, в которых макроскопическое состояние, соответствующее S может быть реализовано; то есть S = k ln Ом, где k — постоянная Больцмана, связанная с молекулярной энергией.

Все спонтанные процессы необратимы; следовательно, было сказано, что энтропия Вселенной увеличивается: то есть все больше и больше энергии становится недоступным для преобразования в работу. Из-за этого вселенная, как говорят, «истощается».

Основы водной терапии — принципы и преимущества Кэтлин Дуайер 3848

Кэтлин: Спасибо всем, что присоединились к нам. Я надеюсь, что это стоит вашего времени и что вы многое получите от сегодняшней сессии. Это первая часть из двух частей.Сегодняшняя презентация посвящена причинам, по которым мы используем воду в качестве метода лечения в наших клиниках.

Обзор

Спасибо всем за то, что присоединились к нам, и я надеюсь, что это стоит потраченного времени, и что вы многое извлечете из сегодняшней сессии, а это первая часть из двух частей. Сегодняшняя презентация посвящена причинам, по которым мы используем воду в качестве метода лечения в наших клиниках. Вода используется как лечебное средство уже тысячи лет. В этом нет ничего нового, но, как терапевты, мы должны знать некоторые из основных концепций воды, чтобы эффективно и безопасно лечить в воде.Мы обсудим принципы использования воды и их влияние на наших пациентов и лечение. Наш обзор системы будет включать систему кровообращения, легочную систему, опорно-двигательный аппарат и почечную систему. Мы рассмотрим эти системы организма и узнаем, как на них влияют принципы воды. Мы рассмотрим важные физиологические воздействия, которые нам необходимо знать, чтобы безопасно лечить наших пациентов в воде. Вам будет представлен список мер предосторожности и противопоказаний, которые вы должны понять, прежде чем приступить к плану лечения водной терапией.Затем мы обсудим терапевтические преимущества, которые помогут вашему пациенту выздороветь. Я приведу вам пример из практики и того, как я использовал бассейн для облегчения функции и восстановления его нарушений. Важно, чтобы мы могли взять то, что мы делаем в пуле, и перевести это на то, как это влияет на их способность выполнять ADL и функциональную мобильность, или, как я говорю, «Нам нужно сделать их лучше на суше». Страховщики не захотят платить за то, что не влияет на нормальный образ жизни нашего пациента.Чтобы оправдать эти планы лечения, мы должны быть в состоянии продемонстрировать измеримый функциональный прогресс. Я надеюсь, что если вы новичок в водной терапии, что после того, как мы закончим сегодня, вы сможете ясно увидеть, как вода действительно может повлиять на общую функцию и способности ваших пациентов. Если это та область, в которой вы в настоящее время занимаетесь, я надеюсь, что сегодня вы вернетесь в свои клиники, чтобы добавить их в свой набор клинических инструментов.

Принципы воды

Держитесь здесь со мной, так как я знаю, что некоторые научные знания, лежащие в основе воды, не так увлекательны, как лечение в воде, но я твердо уверен, что вам важно знать эти принципы, и особенно то, как они влияют на лечение вашего пациента.Я думаю, что ваши пациенты будут признательны, если вы научите их этим принципам, чтобы они могли понять, почему мы делаем то, что делаем в воде.

Плавучесть

Рисунок 1. Обзор плавучести.

Согласно гипертексту физики, плавучесть или выталкивающая сила — это сила, действующая на объект, полностью или частично погруженный в жидкость. Плавучесть вызывается разным давлением, действующим на противоположных сторонах объекта, погруженного в статическую жидкость.Давление на нижнюю часть объекта больше, чем на верх. Сила снизу толкает вверх, а сила сверху толкает вниз. Чистая сила, создаваемая жидкостью, направлена ​​вверх. Если перевести это на наше лечение в бассейне, это означает, что плавучесть будет способствовать движению пациента вверх к поверхности воды, а плавучесть будет обеспечивать сопротивление в направлении вниз от поверхности воды. Плавучесть — это сила, которая заставляет объект плавать или тонуть.Когда вы погружаетесь в воду, вы чувствуете, что становитесь легче и плавучести. Общая концепция плавания и погружения называется принципом Архимеда. Объект, погруженный в жидкость, испытывает восходящую силу, называемую восходящей силой или плавучестью, в соответствии с этим принципом. Также согласно Архимеду, когда твердое тело помещается в жидкость, на него действует восходящая сила, равная по величине весу вытесненной жидкости. Плавание или опускание объекта зависит не от его веса, а от его плотности.Вещи плотнее воды тонут, а предметы, имеющие меньшую массу, чем вода, плавают над ними. Пока наши пациенты погружены в воду, плавучесть снижает силу напряжения, оказываемого на их суставы, и обычно делает менее болезненными для них выполнение активного диапазона движений или упражнений. Плавучесть позволяет нашему телу чувствовать невесомость, и это облегчение суставов — одно из величайших преимуществ терапии в бассейне.

Гидростатическое давление

Согласно словарю.com, гидростатическое давление — это давление, оказываемое жидкостью в состоянии равновесия в любой заданной точке. Из-за силы тяжести гидростатическое давление увеличивается пропорционально глубине, измеряемой от поверхности, из-за увеличения веса жидкости, действующей сверху вниз. Я думаю, что рисунок 2 хорошо объясняет это определение.

Рисунок 2. Обзор гидростатического давления.

Его плечи и грудь погружены не так глубоко, как ступни, поэтому они имеют меньшее гидростатическое давление.Его ступни погружены в воду глубже, чем поясница, поэтому на них оказывается большее давление. Его ступни имеют более высокое гидростатическое давление, чем его поясница. Закон Паскаля гласит, что на любой заданной глубине давление жидкости распространяется одинаково на все поверхности погружаемого объекта. Великолепный эффект гидростатического давления заключается в том, что оно создает трехмерное давление, а это означает, что сила действует на него со всех сторон. Это играет ключевую роль в водной терапии, так как гидростатическое давление оказывает поддержку всем поверхностям погруженной части тела.Благодаря этой поддержке гидростатическое давление предотвращает дистальное скопление, что также способствует уменьшению отека. Нам нужно учитывать это, поскольку мы погружаем наших пациентов в более глубокую воду. В некоторых бассейнах вы можете регулировать глубину воды или входить в глубокую часть бассейна, но перед тем, как погрузить пациента в воду, подумайте о глубине воды и о том, какое влияние это оказывает на его тело. Это очень важно понимать и иметь в виду, когда мы позже рассмотрим основные системы организма и то, как погружение на них влияет.

Вязкость

Рисунок 3. Обзор вязкости.

Согласно Википедии, вязкость жидкости является мерой ее сопротивления постепенной деформации сдвигом или растягивающим напряжением. Для жидкостей это соответствует неформальному понятию толщины. Например, мед имеет гораздо более высокую вязкость, чем вода. Вязкость можно рассматривать двумя способами. Кинетическая вязкость определяется сопротивлением смазочного материала текучести и сдвигу под действием силы тяжести. Для иллюстрации представим, как наливают два контейнера: один наполнен водой, а другой — медом.Скорость, с которой течет каждая жидкость, определяется ее кинематической вязкостью. Поскольку кинематическая вязкость воды ниже, она течет быстрее. Динамическая или абсолютная вязкость определяется как сопротивление смазочного материала потоку, на которое указывает его измеренное сопротивление, которое лучше всего рассматривать как количество энергии, необходимое для перемещения объекта. Например, подумайте о том, чтобы поместить стержень из тяжелого металла в воду, а не в мед. Для перемешивания воды требуется меньше энергии по сравнению с медом, так как динамическая вязкость воды ниже.Вязкость — это физическое свойство жидкостей. Он показывает сопротивление потоку. Вода имеет низкую вязкость, так как она жидкая.

Давайте рассмотрим нашу среду водной терапии и то, как она влияет на наших пациентов. Какое влияние оказывает вязкость на их тело при движении в воде? А как насчет того, чтобы они стояли в воде? Представьте, как вы двигаетесь через лужу с водой, а не через лужу сиропа. Что сложнее? Какое влияние это оказывает на ваше тело и его системы? Вязкость — это наиболее распространенная форма тренировок с отягощениями для наших пациентов.Вязкость воды позволяет упрочнять без использования какого-либо оборудования, и это сопротивление можно быстро изменить, увеличив площадь поверхности. Вы можете увеличить площадь поверхности, предоставив им в пользование оборудование. Используя сопротивление воды и плавучесть воды, вы можете начать укрепляться, уменьшая нагрузку на тело.

Я буду использовать термин перетаскивание позже в презентации. Сопротивление — это сила, вызванная вязкостью и турбулентностью воды. Вы также можете увеличить сопротивление, изменив скорость движения в воде.Чем быстрее объект движется по воде, тем больше сопротивление. Чем больше сопротивление, тем больше сопротивление движению, и чем больше сопротивление, тем сильнее задействуются и сокращаются мышцы.

Удельная теплоемкость

Рисунок 4. Обзор удельной теплоемкости.

Количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на один градус, является удельной теплоемкостью. Он выражается в джоулях на грамм на градус Цельсия. По данным Департамента У.S. Внутри вода действительно обладает высокой удельной теплоемкостью. Удельная теплоемкость воды — это количество тепла, необходимое для повышения ее температуры на определенное количество. Одним из наиболее важных свойств воды является то, что для ее нагрева требуется много тепла. Фактически, вода должна поглотить 4,184 джоулей тепла, чтобы температура одного грамма воды увеличилась на один градус Цельсия. Для сравнения: чтобы нагреть один грамм меди на один градус Цельсия, требуется менее половины джоуля. Чтобы понять эту концепцию, представьте ведро с водой на улице на солнце в жаркий летний день.Он обязательно нагреется, но не до кипения. Однако, если в тот же жаркий летний день вы пройдете босиком по черному асфальту, вы, скорее всего, обожжете ноги. Металлы имеют гораздо меньшую удельную теплоемкость, чем вода.

Тот факт, что вода имеет высокую удельную теплоемкость, действительно играет роль в водной терапии. Мы хотим поддерживать в наших бассейнах определенную терапевтическую температуру для наших пациентов. Если в бассейне слишком холодно, это повлияет на наших пациентов совсем иначе, чем слишком теплая вода.Очень важно регулировать температуру в бассейне. Также важно ежедневно записывать температуру в бассейне, чтобы ваши пациенты получали наиболее идеальную терапевтическую температуру воды. Исследования говорят, что лучшая температура для водной терапии составляет от 91 до 95 градусов по Фаренгейту. Чтобы дать вам некоторое представление об этой температуре, ваш типичный бассейн с дорожками YMCA составляет около 84 градусов. Я обнаружил, что некоторые пациенты не могут переносить этот верхний предел этого диапазона, особенно те пациенты, которые имеют спортивные травмы или более усердно работают в бассейне.Я обнаружил, что наши типичные пациенты лучше всего работают при температуре около 92 градусов по Фаренгейту. Более теплая вода увеличивает кровоток, метаболизм мышц, частоту дыхания и сердца. Он также способствует расслаблению и комфорту суставов и мышц. Я рекомендую вам найти подходящую температуру для ваших пациентов, а затем попытаться отрегулировать свой бассейн, чтобы поддерживать эту температуру. Меня всегда удивляет, как пациенты будут жаловаться, когда у нас в бассейне 90 или 91 градус. Они могут отличить разницу всего на один или два градуса.

Refraction

Refraction описывается в Словаре Вебстера как свет или радиоволны, отклоняющиеся под углом при прохождении через границу раздела между одной средой и другой, или через среду различной плотности. На этой фотографии на Рисунке 5 вы можете видеть, что при взгляде вниз в бассейн на погруженное тело пациента будет искаженный вид. Это связано с преломлением.

Рисунок 5. Пример рефракции.

Если вы посмотрите на картинку в верхнем левом углу рисунка 6, то в этом случае погруженный в воду карандаш выглядит искривленным из-за преломления.

Рисунок 6. Обзор рефракции.

Световые волны от X меняют направление и, кажется, возникают в Y. Электроматические волны, составляющие свет, преломляются при пересечении границы от одной прозрачной среды к другой из-за их изменения скорости. Вот почему этот прямой карандаш кажется изогнутым. Хотя световые волны могут легко проходить через такие материалы, как стекло или вода, волны замедляются по мере прохождения через эти материалы. Когда световые волны замедляются при переходе от одного материала к другому, это когда они преломляются.Когда свет проходит из воздуха в такой материал, как вода, он замедляется и всегда наклоняется к линии, перпендикулярной поверхности материала. Это называется нормальной линией. Когда свет проходит из воздуха в воду, он наклоняется к этой нормальной линии. Это объясняет, почему объекты, которые вы видите под водой, никогда не находятся там, где кажутся. Ваши глаза не могут сказать, что свет идет по прямой линии, поэтому вы видите изображение объекта, находящегося в другом месте, чем реальный объект.

Рефракция играет важную роль в водной терапии.Вам часто бывает сложно увидеть, что ваши пациенты делают под водой, если вы смотрите на них сверху вниз с поверхности террасы вокруг бассейна. Это также влияет на пациентов. Если вы попросите их смотреть себе под ноги, когда они выполняют упражнение на равновесие, они не получат правильного изображения, как на суше.

Сегодня высокотехнологичные бассейны оснащены подводными камерами с обзорным экраном наверху, чтобы вы и ваш пациент могли видеть, что на самом деле происходит под водой.У меня есть клип, чтобы показать вам, как это происходит.

Здесь вы видите, как наш пациент идет под водой. Этот бассейн оборудован как боковой, так и фронтальной камерой. Это может помочь вам указать пациенту. В этом примере терапевт находится позади пациента. Она может смотреть на экран телевизора и следить за тем, насколько хорошо ее пациент на самом деле ходит. Теперь она может использовать как тактильные сигналы ног пациента, так и словесные сигналы, когда она наблюдает за движениями пациента.Подводная камера дает ей гораздо более четкое изображение, чем если бы она смотрела на воду у ног своего пациента.

Итак, принципы воды, которые мы рассмотрели сегодня, — это плавучесть, которая представляет собой силу, действующую на объект под водой.

No related posts.