Расширитель закрытого типа: Установка расширительного бака в системе отопления: выбор и монтаж

Сен 1, 2019 alexxlab

Содержание

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

В целях компенсации температурного расширения теплоносителя в отопительной системе устраивают баки открытого или закрытого типа. Они бывают с естественной и принудительной циркуляцией. Объем жидкости имеет свойство изменяться, так как теплоноситель при работе расширяется и сжимается. Чтобы стабилизировать давление на внутренние стены элементов в системе отопления, а также компенсировать изменения объема жидкости применяют расширительные баки.

Содержание:

1. Виды баков
2. Расширительный бак открытого типа
2.1 Достоинства и недостатки
2.2 Как работает бак открытого типа. Правила установки
3. Расширительный бак закрытого типа
3.1 Безмембранные баки
3.2 Мембранные баки
3.3 Преимущества и недостатки мембранного бака
3.4 Как выбрать мембранный бак
3.5 Установка закрытых расширителей

Виды баков

Есть два типа расширительного бака:

Расширительный бак открытого типа.

Расширительный бак закрытого типа.

При снижении температуры жидкости в трубопроводе и для ее естественного возращения, устанавливают бак открытого типа в самой высокой точке отопительной системы. Бак такого типа представляет собой объемную емкость, которая сообщается с атмосферой.

Расширительный бак закрытого типа имеет вид герметичного сосуда, который заполнен на одну половину жидкостью, а на вторую — газом либо воздухом, который находится под давлением. После нагрева жидкость продвигается в экспанзомат, а газ в это время сжимается. Жидкость возвращается обратно после охлаждения, а получившаяся разница в объемах заполняется газом.

Расширительный бак открытого типа

Рассмотрим подробнее все особенности бака открытого типа. Бак используют при небольшой протечке для восполнения воды. А также для забора воздуха из системы.

Такой бак может быть цилиндрическим или прямоугольным и изготавливается обычно из стальных или полимерных материалов. Так как устанавливают экспанзомат вверху, то трубопроводы отопления должны быть длинными. Для обслуживания данного устройства, а также очистки от загрязнений сверху бака устроена крышка.

Установить расширительный бак открытого типа можно в специальном помещение на крыше дома, лестничном проеме или на чердаке. Если в вашем доме высокие потолки, то такой бак хорошо разместиться в санузле или хоз. помещении. Если емкости выходят за пределы отапливаемого помещения, то их следует утеплять для избегания потерь тепла.

Достоинства и недостатки

Достоинства баков открытого типа:

Сбрасывает давление и отводит воздух из отопительной системы.

Невысокая стоимость устройства.

К недостаткам относятся:

Большие потери тепла и необходимость утепления некоторых элементов.

Перед установкой необходимо устроить дополнительные трубопроводы отопления.

Так как система испаряет некоторое количество теплоносителя, то необходимо его периодически пополнять.

Возможность образования коррозии стальных элементов из-за контакта с атмосферой.

Из-за недостатков данного оборудования, его используют все меньше, отдавая предпочтение бакам закрытого типа.

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Для предотвращения застаивания воды в баке необходимо устроить циркуляцию. Между баком и магистралью трубопровода устраивают контур. Он должен состоять из циркуляционной и расширительной трубы. Отверстие циркуляционной трубы необходимо расположить ниже расширительной на 0,5 см. Благодаря циркуляции из системы отопления пузырьки воздуха выходят в атмосферу. Такая система подходит для принудительной циркуляции. Если же система оснащена естественной циркуляцией, то необходимо подключить расширитель вверху подающего трубопровода.

Расширительный бак закрытого типа

Бак закрытого типа имеет вид герметичного сосуда, который изготовлен из стали. Часть бака заполнена инертным газом, а вторая часть заполнена жидкостью. Расширительный бак закрытого типа бывает двух видов: мембранный и безмембранный.

Безмембранные баки

В таких баках нет внутреннего разделения пространства, поэтому теплоноситель напрямую контактирует с газом. Снаружи устанавливают газовый баллон или компрессор для поддержания давления внутри бака. Подача газа и контроль давления происходят автоматически.

Мембранные баки

Более популярными являются мембранные баки, так как они разделяются при помощи гибкой мембраны. Поэтому газ и жидкость не контактируют.

Бывают баки с тарельчатой мембраной и с грушевидной (баллонной) мембранной.

Первая мембрана крепится в середине бака и похожа на полусферу. Она может становиться вогнутой или выпуклой в зависимости от изменений температуры воды.

Вторая мембрана похожа на сосуд и крепится на разных концах емкости. Между мембранной и металлическими стенками находится газ, поэтому теплоноситель не контактирует со стенками бака. Следовательно, такой бак защищен от коррозии и имеет высокий срок службы. В данном баке можно заменить мембрану. Расширители выпускают с бутиловыми и этиленпропиленовыми мембранами. Они отличаются высокой долговечностью.

Преимущества и недостатки мембранного бака

Преимущества мембранного бака:

Не обязательно устраивать теплоизоляцию;

Потери тепла минимальные;

Работает при высоком давлении;

Небольшие размеры;

Установить бак можно почти в любом месте;

Бак хорошо защищен от коррозии, так как не контактирует напрямую с атмосферой.

К недостаткам можно отнести:

Периодическая подкачка воздуха или газа;

Большая стоимость;

Давление в системе необходимо контролировать.

Как выбрать мембранный бак

Мембранные баки бывают овальной формы и плоские с диафрагмой. Второй вариант более компактный, его можно установить между стеной и внутренней отделкой. Таким образом, вы сэкономите место в вашем доме. Главным параметрам такого бака является необходимый объем жидкости. Его предварительно рассчитывают.

От качества и параметров мембраны зависит срок службы бака.

Основные характеристики мембраны:

Материал, из которого изготавливают мембрану.

Рабочие температуры и давление.

Диффузионная устойчивость.

Баки, которые используют для отопления окрашивают красным цветом, а тем, которые применяются для системы водоснабжения окрашивают в синий.

Установка закрытых расширителей

Если бак закрытого типа с принудительной циркуляцией, то рекомендуется устанавливать его перед циркуляционным насосом. Производить монтаж можно в любом положении, но наиболее хорошим вариантом будет верхний подвод жидкости. Так как пузырьки воздуха будут выводиться естественным образом. Бак будет работать даже при повреждении мембраны.

В некоторых отопительных приборах уже встроен расширительный бак, в таком случае нет необходимости устанавливать дополнительный. Если вы решили сменить воду на другой теплоноситель, то возможно придется заменить бак с более высоким объемом. Но также можно установить дополнительный расширитель.

При установке бака закрытого типа с естественной циркуляцией необходимо установить поплавковый автоматический клапан. Его устраивают вверху системы для сброса воздуха, когда система наполнена. Если при пользовании баком, вы заметили что его объема вам недостаточно, вместо покупки нового будет выгоднее установить дополнительный бак нужного размера.

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

Содержание:

Виды баков

Есть два типа расширительного бака:

Расширительный бак открытого типа.

Расширительный бак закрытого типа.

Расширительный бак открытого типа

Установить расширительный бак открытого типа можно в специальном помещение на крыше дома, лестничном проеме или на чердаке. Если в вашем доме высокие потолки, то такой бак хорошо разместиться в санузле или хоз. помещении. Если емкости выходят за пределы отапливаемого помещения, то их следует утеплять для избегания потерь тепла.

Достоинства и недостатки

Достоинства баков открытого типа:

Сбрасывает давление и отводит воздух из отопительной системы.

Невысокая стоимость устройства.

К недостаткам относятся:

Большие потери тепла и необходимость утепления некоторых элементов.

Перед установкой необходимо устроить дополнительные трубопроводы отопления.

Так как система испаряет некоторое количество теплоносителя, то необходимо его периодически пополнять.

Возможность образования коррозии стальных элементов из-за контакта с атмосферой.

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Расширительный бак закрытого типа

Безмембранные баки

Мембранные баки

Бывают баки с тарельчатой мембраной и с грушевидной (баллонной) мембранной.

Преимущества и недостатки мембранного бака

Преимущества мембранного бака:

Не обязательно устраивать теплоизоляцию;

Потери тепла минимальные;

Работает при высоком давлении;

Небольшие размеры;

Установить бак можно почти в любом месте;

Бак хорошо защищен от коррозии, так как не контактирует напрямую с атмосферой.

К недостаткам можно отнести:

Периодическая подкачка воздуха или газа;

Большая стоимость;

Давление в системе необходимо контролировать.

Как выбрать мембранный бак

От качества и параметров мембраны зависит срок службы бака.

Основные характеристики мембраны:

Материал, из которого изготавливают мембрану.

Рабочие температуры и давление.

Диффузионная устойчивость.

Установка закрытых расширителей

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

Содержание:

Виды баков

Есть два типа расширительного бака:

Расширительный бак открытого типа.

Расширительный бак закрытого типа.

Расширительный бак открытого типа

Установить расширительный бак открытого типа можно в специальном помещение на крыше дома, лестничном проеме или на чердаке. Если в вашем доме высокие потолки, то такой бак хорошо разместиться в санузле или хоз. помещении. Если емкости выходят за пределы отапливаемого помещения, то их следует утеплять для избегания потерь тепла.

Достоинства и недостатки

Достоинства баков открытого типа:

Сбрасывает давление и отводит воздух из отопительной системы.

Невысокая стоимость устройства.

К недостаткам относятся:

Большие потери тепла и необходимость утепления некоторых элементов.

Перед установкой необходимо устроить дополнительные трубопроводы отопления.

Так как система испаряет некоторое количество теплоносителя, то необходимо его периодически пополнять.

Возможность образования коррозии стальных элементов из-за контакта с атмосферой.

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Расширительный бак закрытого типа

Безмембранные баки

Мембранные баки

Бывают баки с тарельчатой мембраной и с грушевидной (баллонной) мембранной.

Преимущества и недостатки мембранного бака

Преимущества мембранного бака:

Не обязательно устраивать теплоизоляцию;

Потери тепла минимальные;

Работает при высоком давлении;

Небольшие размеры;

Установить бак можно почти в любом месте;

Бак хорошо защищен от коррозии, так как не контактирует напрямую с атмосферой.

К недостаткам можно отнести:

Периодическая подкачка воздуха или газа;

Большая стоимость;

Давление в системе необходимо контролировать.

Как выбрать мембранный бак

От качества и параметров мембраны зависит срок службы бака.

Основные характеристики мембраны:

Материал, из которого изготавливают мембрану.

Рабочие температуры и давление.

Диффузионная устойчивость.

Установка закрытых расширителей

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

Содержание:

Виды баков

Есть два типа расширительного бака:

Расширительный бак открытого типа.

Расширительный бак закрытого типа.

Расширительный бак открытого типа

Установить расширительный бак открытого типа можно в специальном помещение на крыше дома, лестничном проеме или на чердаке. Если в вашем доме высокие потолки, то такой бак хорошо разместиться в санузле или хоз. помещении. Если емкости выходят за пределы отапливаемого помещения, то их следует утеплять для избегания потерь тепла.

Достоинства и недостатки

Достоинства баков открытого типа:

Сбрасывает давление и отводит воздух из отопительной системы.

Невысокая стоимость устройства.

К недостаткам относятся:

Большие потери тепла и необходимость утепления некоторых элементов.

Перед установкой необходимо устроить дополнительные трубопроводы отопления.

Так как система испаряет некоторое количество теплоносителя, то необходимо его периодически пополнять.

Возможность образования коррозии стальных элементов из-за контакта с атмосферой.

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Расширительный бак закрытого типа

Безмембранные баки

Мембранные баки

Бывают баки с тарельчатой мембраной и с грушевидной (баллонной) мембранной.

Преимущества и недостатки мембранного бака

Преимущества мембранного бака:

Не обязательно устраивать теплоизоляцию;

Потери тепла минимальные;

Работает при высоком давлении;

Небольшие размеры;

Установить бак можно почти в любом месте;

Бак хорошо защищен от коррозии, так как не контактирует напрямую с атмосферой.

К недостаткам можно отнести:

Периодическая подкачка воздуха или газа;

Большая стоимость;

Давление в системе необходимо контролировать.

Как выбрать мембранный бак

От качества и параметров мембраны зависит срок службы бака.

Основные характеристики мембраны:

Материал, из которого изготавливают мембрану.

Рабочие температуры и давление.

Диффузионная устойчивость.

Установка закрытых расширителей

Расширительный бачок для отопления закрытого типа: устройство и принцип действия

Система отопления, являясь сложной инженерной конструкцией, состоит из множества элементов, имеющих различное функциональное назначение. Расширительный бачок для отопления — одна из важнейших частей контура отопительной системы.

Для чего необходим расширительный бачок в системе отопления?

При нагревании теплоносителя, в котле и контуре системы отопления значительно повышается давление ввиду температурного увеличения объёма теплонесущей жидкости. Учитывая, что жидкость является практически несжимаемой средой, а отопительная система герметична, данное физическое явление может привести к разрушению котла или трубопроводов. Проблему можно было бы решить установкой простого клапана, который может стравливать избыточный объём горячего теплоносителя во внешнюю среду, если бы не один немаловажный фактор.

Жидкость при охлаждении сжимается и на место сброшенного теплоносителя в контур отопления проникнет воздух. Воздушные пробки – головная боль любой системы отопления, из-за них циркуляция в сети становится невозможной. Поэтому необходимо спускать воздух из радиаторов отопления. Постоянное же добавление нового теплоносителя в систему весьма затратно, подогрев холодной воды обходится гораздо дороже подогрева теплоносящей жидкости, пришедшей в котёл по обратному трубопроводу.

Эту проблему решает установка так называемого расширительного бака, который представляет собой резервуар, подключённый к системе одной трубой. Избыточное давление в расширительном бачке отопления компенсируется его объёмом и позволяет обеспечить стабильную работу контура. Внешне бачки расширительные для системы отопления, исходя из результатов расчёта и вида отопительного контура, различны по своим форме и размеру. В настоящее время выпускаются баки различных форм, от классических цилиндрических баков до так называемых «таблеток».

Виды отопительных систем

Существуют две схемы отопительных сетей здания — открытая и закрытая. Открытая (самотёчная) система отопления используется в централизованных отопительных сетях и позволяет напрямую забирать воду на потребности горячего водоснабжения, что невозможно в частном домостроении. Такой прибор располагают в верхней точке контура отопительной системы. Помимо нивелирования перепадов давления расширительный бачок отопления выполняет функцию естественной сепарации воздуха из системы, так как имеет возможность сообщения с наружной атмосферой.

Таким образом, конструктивно такое устройство представляет собой компенсационный бак системы отопления, не находящийся под давлением. Иногда по ошибке открытой могут называть систему с гравитационной (естественной) циркуляцией теплонесущей жидкости, что в корне неверно.

При более современной закрытой схеме применяют расширительный бачок системы отопления закрытого типа со встроенной внутренней мембраной.

Иногда такой прибор могут называть расширительный бачок вакуумный для отопления, что тоже справедливо. Такая система предусматривает принудительную циркуляцию теплоносителя, воздух из контура при этом отводится через специальные краны (клапаны), установленные на отопительных приборах и вверху трубопроводов системы.

Устройство и принцип действия

Конструктивно закрытый расширительный бак в системе отопления представляет собой резервуар цилиндрической формы с установленной внутри мембраной из резины, которая разделяет внутренний объём сосуда на воздушную и жидкостную камеры.

Мембраны бывают следующих типов:

баллонного, при этом внутри резинового баллона находится теплоноситель, снаружи – воздух или азот под давлением;
в виде диафрагмы, делящей внутренний объем расширительного бака для закрытой системы отопления на две части – с водой и закачанным воздухом или газом.

Давление газа настраивается для каждой системы в индивидуальном порядке, который описывает прилагаемая к таким приборам как расширительный бачок для отопления закрытого типа инструкция. Некоторые производители в конструкции своих расширительных баков предусматривают возможность замены мембраны. Такой подход несколько повышает первоначальную стоимость прибора, зато впоследствии, при разрушении или повреждении мембраны стоимость её замены будет ниже цены нового расширительного бака.

С практической точки зрения форма мембраны никак не влияет на эффективность работы приборов, следует лишь отметить, что в баллонный расширительный бак закрытого типа для отопления вмещается несколько больший объём теплонесущей жидкости.

Принцип работы их также одинаков – при росте давления воды в сети за счёт расширения при нагревании, мембрана растягивается, сжимая находящийся по другую сторону газ и позволяет попасть внутрь бака излишкам теплоносителя. При остывании и, соответственно, падении давления в сети, процесс проходит в обратном порядке. Таким образом, регуляция постоянного давления в сети происходит в автоматическом режиме.

Нужно заострить внимание на том, что если купить расширительный бачок системы отопления наугад, без необходимого расчёта, то стабильности работы отопительной сети будет добиться весьма сложно. При значительно большем, чем необходимо, размере бака не будет создаваться требуемое для системы давление. В случае же если бак будет размера меньше требуемого, то он не сможет вместить избыточный объём теплонесущей жидкости, что может вылиться в создание аварийной ситуации.

Расчёт расширительных баков

Чтобы провести расчет расширительного бака для отопления закрытого типа сначала необходимо посчитать общий объём системы, складывающейся из объёмов трубопроводов контура, отопительного котла и приборов отопления. Объёмы котла и радиаторов отопления указываются в их паспортах, а объём трубопроводов определяется методом умножения площади внутреннего поперечного сечения труб на их протяжённость. Если в системе присутствуют трубопроводы разных диаметров, то следует определить их объёмы по отдельности, а затем сложить.

Дальнейший для таких приборов, как расширительный бачок для отопления закрытого типа расчет проводится по формуле V = (Vс х k) / D, где:

Vс – объём теплонесущей жидкости в системе отопления,
k – коэфф. объёмного теплового расширения, принимаемый для воды 4%, для 10% этиленгликоля – 4,4%, для 20% этиленгликоля – 4,8%;
D — показатель эффективности мембранного блока. Обычно он указывается производителем или его можно определить по формуле: D = (Рм – Рн) / (Рм +1), где:
Рм – максимально возможное давление в сети отопления, обычно оно равно предельному рабочему давлению предохранительного клапана (для частных домов редко превышает значения 2,5 – 3 атм.)
Рн – давление начальной накачки воздушной камеры расширительного бака, принимается как 0,5 атм. на каждые 5 метров высоты контура отопительной системы.

В любом случае следует считать, что расширительные бачки для отопления должны обеспечивать увеличение объёма теплоносителя в сети в пределах 10%, то есть при объёме теплоносящей жидкости в системе 500 л., объём вместе с баком должен составлять 550 л. Соответственно, необходим бачок расширительный системы отопления объёмом не менее 50 литров. Такой метод определения объёма весьма приблизителен и может вылиться в излишние затраты на покупку расширительного бака большего объёма.

В настоящее время в интернете появились онлайн калькуляторы для расчёта расширительных бачков. В случае использования для подбора оборудования таких сервисов, необходимо провести расчеты минимум на трёх сайтах, чтобы определить, насколько корректен алгоритм вычисления того или иного интернет-калькулятора.

Производители и цены

В настоящее время проблема купить бачок расширительный для отопления заключается лишь в правильном подборе типа и объёма прибора, а так же в финансовых возможностях покупателя. На рынке представлен широкий выбор моделей приборов как отечественных, так и иностранных производителей. Однако следует отметить, что если на такие приборы как расширительный бачок закрытого типа для отопления цена при покупке будет гораздо ниже, чем у основных конкурентов, то от такого приобретения лучше отказаться.

Невысокая стоимость указывает на ненадёжность производителя и низкое качество используемых при его изготовлении материалов. Зачастую таковой является продукция из Китая. Как и на все остальные товары, на качественный расширительный бачок для отопления цена не будет иметь значительной разницы порядка двух – трёх раз. Добросовестные производители используют примерно одинаковые материалы и разница в цене схожих по параметрам моделей порядка 10-15% обусловливается лишь локацией производства и ценовой политикой продавцов.

Хорошо зарекомендовали себя в этом сегменте рынка отечественные производители. Установив современные технологические линии на своём производстве они добились выпуска продукции, по своим параметрам не уступающей лучшим мировым брендам при более низкой стоимости.

Следует учитывать, что важно не только расширительный бак для отопления закрытого типа купить, требуется также правильная его установка.

Имея необходимые навыки при соблюдении инструкции возможна его самостоятельная установка. Если же у мастера остаются какие-либо сомнения на счёт своих познаний, то лучше всего обратиться к профессионалам для гарантированно стабильной работы сети отопления и исключения возможных неисправностей.

Расширительный бак закрытого типа. Секреты устройства

Расширительный бак для отопления закрытого типа на сегодня общепризнанно считается самым удачным вариантом отопительной системы для частного дома. Её преимущества очевидны при сравнении с аналогичной системой открытого типа, значительным недостатком которой является непосредственность контакта с атмосферой, в результате чего в теплоносителе присутствует воздух в виде пузырьков, с течением времени вызывающих коррозию металлических элементов отопительной системы и «шумность» самого теплоносителя. Правильный выбор – а именно, приобретение и установка закрытой конструкции — предотвратит возникновение этих проблем.

Особенность расширительного бака закрытого типа

Согласно напрашивающемуся на основе выше изложенной информации выводу, система закрытого типа с расширительным баком по своей структуре является полностью изолированной от окружающей среды и её негативного воздействия и может быть изготовлена своими руками.

Состав системы представлен баком и несколькими клапанами различного целевого назначения. В конструкции присутствуют также радиаторы, вентиль, насос и фильтр, манометр.

Эффективность циркуляции теплоносителя существенно повышается при применении насоса, что, однако, выглядит не так идеалистически, как может показаться на первый взгляд: прерывание подачи электроэнергии (или же изначальное её отсутствие) делают невозможным полноценное функционирование отопления с расширительным баком для отопления закрытого типа. Прибегнув к использованию «помпы», можно полностью компенсировать недостатки – жилое помещение может быть оснащено дополнительными обогревательными системами, например, тёплым полом.

Область размещения насоса, ответственного за циркуляционный процесс, — обратная труба, называемая также «обраткой», где осуществляется также монтаж расширительного бака. В итоге это даёт плюс в возможности некритичного отношения к диаметру применяемых в процессе монтажных работ труб и к уклону, являющемуся непременным для открытой системы.

Достоинства расширительного бака для отопления закрытого типа

К несомненным достоинствам стоит причислить небольшой расход времени, требующегося на установочные работы, и значительную экономию используемых материалов. Однако увлекаться и игнорировать определённые нюансы явно не стоит: так, например, соблюдение уклона при отключении электричества обеспечит в той или иной степени функционирование системы, без угрозы размораживания.

Несмотря на то, что самое определение закрытости для отопительной системы означает изолированность от проникновения воздуха, не стоит надеяться на абсолютную её герметичность: воздух может наличествовать в трубах, как следствие того, что совершают доливание теплоносителя, что влечёт за собой его скопление в верхних точках. Устранить излишнее содержимое можно, прибегнув к такому устройству, как кран Маевского. С этой же работой успешно справятся поплавковые отводчики, функционирующие «на автомате». Будучи растворённым в воде, воздух подвергается окончательному удалению посредством воздействия на него сепараторов, которые устанавливаются непосредственно в трубопроводе.

Для данной системы характерна также широта диапазона топлива, пригодного для её функционирования. В качестве такового можно выбрать как газ, так и электричество, а также дизельное или твёрдое топливо.

Большое значение имеет такой показатель котла, как его мощность. Так, для помещения высотой до трёх метров эта величина равна 1кВт на 10 квадратных метров. Данное значение очень является крайне относительным, так как здесь непременно нужно принять во внимание ряд многих других факторов, к которым относятся различные характеристики здания.

Почему нужно использовать расширительный бак?

Целесообразность использования расширительного бака для отопления закрытого типа заключается в том, что его функционирование позволяет создать баланс, компенсирующий тепловое расширение, то есть увеличение применяемого теплоносителя в объёме, что само по себе чревато повреждениями, наносимыми как котлу, так и трубопроводу.

Основное отличие бака данного типа от обычного – в наличии в нём диафрагмы, произведённой из такого материала, как резина пищевая, в то время, как в баке для отопительной системы используется диафрагма из резины технического типа.

Что касается объёма расширительного бака для отопления закрытого типа, то он составляет от 15% до 20% от объёма всей системы. Давление в баке составляет 1,5 бара

Выбор расширительного бака закрытого типа

Читайте так же:

Установить расширительный бак для отопления закрытого типа —

Схема и правила установки расширительного бака в системе отопления

При запуске внутридомовой тепловой сети из холодного состояния, вода, циркулирующая по бойлеру котла, начинает нагреваться, при этом подъем температуры сопровождается расширением объема.

Для того чтобы не создавалось чрезмерное давление внутри корпуса, которое может вызвать разрыв труб и котла, «лишнюю воду» сбрасывают.

Для этой цели нужно установить расширительный бак в системе отопления закрытого типа, который будет выполнять роль демпфера давления в магистрали.

Устройство и виды расширительного бака

Расширительные баки выпускаются открытого и закрытого типа. Первые имеют доступ к атмосфере, а вторые — нет. Открытые расширители устанавливаются в схемы, работающих по принципу естественной циркуляции. Лишняя вода просто вытекает на улицу либо в канализацию, а подпитку контура после охлаждения, проводят в ручном режиме через подпиточный кран.

Закрытые системы расширительных баков наиболее применимы в системах отопления. Конструктивно они состоят из 2-х камер: водяной и воздушной. Компенсация лишнего давления производится таким способом: избыток теплоносителя наполняет водяной сектор, создавая давление на эластичную мембрану, установленную между камерами. При этом воздух или специальный газовый наполнитель, имеющийся в воздушном секторе, сжимается. В противоположность воде, он может подвергаться сильному сжатию, при этом увеличение давления в сосуде не происходит.

В торговой сети реализуются два типа, которые хорошо интегрируются в группу безопасности для отопления с расширительным баком:

С мембраной тарельчатого типа;
с грушевидной мембраной.

Принцип действия оборудования для закрытой системы

При нагреве сетевой воды в отопительном замкнутом контуре она расширяется, при этом соответственно растет давление в каждой точке сети, в том числе и в расширительном баке. Из-за этого начинает растягиваться мембрана, при этом сжимая воздух. В том момент, когда температура теплоносителя достигает максимального значения, давление в сети стабилизируется и система начинает функционировать с рабочими параметрами.

После отключения отопительного котла, начинает снижаться температура в сети, и объем воды. Напор на мембрану падает и ранее принятый объем воды выталкивается воздухом в сеть, таким образом, происходит ее подпитка. Необходимо отметить, что результативная работа расширителя в схеме теплоснабжения возможна при профессиональном расчете и настройке.

Установка расширительного бака в закрытой отопительной сети

Монтаж расширительного бака отопления закрытого типа выполняют так, чтобы ниппель воздушной камеры устройства смотрел вниз. Крепление бака-расширителя в закрытых отопительных системах с настенным двухконтурным котлом выполняется с использованием специальных фитингов – «американки». Перед его установкой необходимо установить кран, для проведения ремонта и технического обслуживания.

Перед запуском котлоагрегата проверяют работоспособность бачка, для чего закрывают вход рабочего агента в него. Затем открывают систему, пока давление на манометре не достигнет единицы. После чего открывают вентиль на резервуар, и контролируют показание давления по манометру. Если бак-расширитель функционирует исправно, давление поднимется на 0.2 атм, поскольку из него в систему поступит дополнительная жидкость. Расширительный сосуд закрепляется к стенке. Для того чтобы подключать его, к корпусу прикреплены специальные монтажные планки, с отверстиями для крепежа, положение корпуса устанавливают по уровню.

Расчет объема бака

Наиболее доступный метод расчета бачка в системе теплоснабжения:

Умножают на 0.08 объем теплоносителя в системе. Его определяют путем умножения 15 литров на 1 кВт тепловой нагрузки. Для системы 15 кВт, для жилого домовладения 150 м2 потребуется расширительный бак емкостью:

15 кВт Х 15 л Х 0.08 = 18 литров.

Можно также установить минимальный объем по формулам:

Объем расчетного сосуда V = (Vсум x Eрас)/Dм, где:

Vсум — общий объём сети.
Ерас — коэффициент, учитывающий тепловое расширения среды
Dм — эффективность бака-расширителя.

Например, для объекта с 300 м2, высотой системы отопления 5 м и тепловой мощностью 44 кВт, объем гидроаккумулирующей емкости составит:

Vос = 30 x 15 = 450 л.
P м = 2.5 бар
P о = 0.5 бар

D = (2.5 — 0.5)/(2.5 + 1) = 0.57

Vрб = 450 x 0.04/0.57 = 31.57 литров

Также можно выполнить расчет с помощью применения онлайн калькуляторов:

например для жилого дома — 150 м2, начальным давлением в сети — 1.5 бар, максимальным давлением — 3.0 бар, программа определяет объем бака — 17 литров.

Подбор модели

После того как будет установлен необходимый минимальный объем расширительного бачка, по каталогам производителей в интернете или магазине сантехнике выбирают нужную модель.

Баки выпускаются стандартных размеров, очень редко, расчетный объем в точности совпадает со стандартным типоразмером. По этой причине, полученный результат округляют в большую сторону.

Например, если нужно выбирать расширитель из модельного ряда «ROZ-NAVI», для примера онлайн калькулятора :

При расчетном показателе — 18 литров выбирают модификацию ROZ-NAVI 35.

Для больших тепловых объектов, расчетные объемы гидроаккумулятор имеют показатели, когда они не проходят в стандартные двери. В таком случае одну емкость можно заменить на несколько менее объемных, выполнив их соединение последовательно. При этом важно, чтобы их общий объем равняться или был выше расчетного.

Способы подключения

Монтажная схема гидроаккумулирующей емкости зависит от вида отопительной системы: открытая или закрытая и модификация бака. Очень важно правильно установить емкость, чтобы она могла надежно компенсировать удельное расширение теплоносителя. Во внутридомовой системе отопления могут быть установлены не один, а несколько баков.

При установке расширителя в открытой системе в чердачном помещении придерживаются таких правил:

Бак размещают над котлом по прямому стояку подающей магистрали.
Корпус бака требуется тщательно теплоизолировать.
Должен быть выполнен монтажный перелив в канализацию.

Самым универсальным вариантом установки гидроаккумулирующего бака закрытой системе отопления — включение его на подачу, перед всасывающим патрубком центробежного насоса. Такая схема обеспечивает внутридомовую систему теплоснабжения устойчивым режимом работы.

В закрытых системах отопления, использующих незамерзающий антифриз, объем бака увеличивают на 15% от общего объема, поскольку он имеет высокий коэффициент теплового расширения.

Первый запуск

Для того чтобы правильно выполнить подключение расширительного бака нужно тщательно изучить заводскую инструкцию, в которой прописываются предельные параметры работы по давлению и температуре среды, схема и инструкция подключения.

После выполнения монтажных работ до заполнения емкости рабочей средой, в нее через воздушный ниппель насосом накачивают воздух, и контролирую показания по манометру. Иногда фирма-производители реализуют сосуды, уже заполненные воздухом либо аналогичной средой с рабочими параметрами.

Первоначальное давление должно быть на 0.2 бар больше статических показателей в сети, это выполняется, чтобы снизить риск создания вакуумной среды.

После этого открывают подпиточный вентиль и набирают систему вместе с сосудом до начального давления свыше 0.3 бар от первоначального давления в воздушном секторе. В техдокументации котла обозначено самое низкое давление контурной воды, ниже которого агрегат не сможет включиться.

Далее, запускают котел в работу и нагревают теплоноситель до допустимой рабочей температуры. В процессе нагрева удаляют воздух из сети, и контролируют давление. Останавливают электронасос и открывают подпиточный кран и доводят давление в горячей системе до рабочего показателя.

Техника безопасности при установке

Исходя от конструкции гидроаккумулирующего бака и используемых материалов, фирмы устанавливают некоторые ограничение в работе систем теплоснабжения.

Обычно, это касается коррозионной активности жидкой среды в системе. К примеру, ограничивается процент содержание этиленгликоля.

Условия использования таких устройств прописаны в заводских инструкциях, к общим требованиям безопасности относятся:

Эксплуатация бачка при давлениях, выше допустимого размера.
В точке монтажа емкости к системе теплоснабжения, необходимо размещение группы безопасности, срабатывающей при превышении давления в сети.
В автономных системах отопления применяют сборники с предельным давлением не менее 3.0 бар.

Расширительный бак своими руками

Все виды работ, связанные с установкой, подсоединением и наладкой расширительного бачка, не относятся к особо сложным и могут выполняться домашними мастерами самостоятельно.

Тем более, для них этот опыт будет полезным, потому что в процессе эксплуатации расширителя потребуется знать, как в нем корректировать показатель давление. Кроме того расценки на такие работы довольно высокие.

Для того чтобы выполнить гидроаккумулирующую емкость небольшого объекта отопления, подойдет сосуд 10-12 литров, в зависимости от полученного расчетного результата по объему.

Можно расширитель выполнить из листовой стали. Выполняют разметку стального листа, предварительно выполнив карту раскроя из бумаги. Такой метод поможет вырезать детали с меньшими потерями металла. При стыковке листов, в обязательном порядке, учитывают толщину круга шлиф машинки, которая сможет «съесть» пару миллиметров. Все операции выполняют скрупулезно с дальнейшей зачисткой кромок.

Корпус сосуда складывается из 5 или 6 прямоугольников, исходя из необходимости изготовления крышки. При надобности можно верхнюю часть крышки поделить на 2 детали таким образом, приварить одну часть к основанию, а вторую — на завесы.

Вырезанные детали устанавливают под 90 градусов и приваривают. Метод сварки: газосварка хорошо подходит для 2-х мм стали, а 4 мм нужно соединять электросваркой.

В днище корпуса выполняют отверстие для патрубка подающего теплоносителя. В конструкцию емкости устанавливают врезки для подпитки системы и аварийного дренажа, выше максимального допустимого уровня заполнения сборника, с тем, чтобы избежать перелива воды.

После выполнения сварочных работ и обвязки с трубами отопления, емкость утепляют, чтобы вода не замерзла.

Сквозь просвет в крышке вода из сборника испаряется и в систему отопления поступает воздух. Это может привести к перегреву труб и низкой скорости циркуляции в системе отопления.

Для того, чтобы разрешить данную проблему, специалисты советуют залить в бак незначительное количество масла. Жировая пленка защитит теплоноситель от проникновения воздуха.

Таким образом, подводя итог можно подчеркнуть, что расширительный бак в системе отопления частных домов — обязательное защитное устройство, для стабилизации давления в сети во время запуска ее из холодного состояния.

Чтобы обеспечить надежную защиту, потребуется выполнить расчет необходимого объема емкости, и сделать выбор модели по каталогам в интернете или в торговой сети.

Как правильно установить расширительный бак в системе отопления

В процессе нагрева котла вода расширяется, избыток теплоносителя заполняет специальную емкость, расположенную в определенной точке отопительной сети. Отсюда наша задача – пояснить, как установить расширительный бак в системе отопления частного дома. Также уточним место подключения, способ опорожнения и настройки расширительного бачка.

Где устанавливается расширительный бак на отопление

Итак, установка бачка зависит от типа системы отопления и назначения самого резервуара. Вопрос не в том, для чего нужен расширительный бак, а в каком месте он должен скомпенсировать расширение воды. То есть, в тепловой сети частного дома может стоять не один такой сосуд, а несколько. Вот перечень функций, возлагаемых на различные расширительные емкости:

компенсация теплового расширения воды в закрытых системах отопления;
в открытых сетях резервуар выполняет 2 функции – воспринимает лишний объем теплоносителя и удаляет воздух из системы в атмосферу;
в определенных условиях мембранный бак служит дополнением к штатному расширительному бачку газового котла;
поглощать излишки нагретой воды в сети горячего водоснабжения.

Находясь в наивысшей точке системы открытого типа, бачок работает как воздухоотводчик

В открытых тепловых сетях вода в резервуаре контактирует с атмосферным воздухом. Поэтому установка расширительного бака предусматривается в наивысшей точке – на стояке, идущем от котла. Зачастую эти системы делаются самотечными, с увеличенными диаметрами трубопроводов и большим количеством теплоносителя. Вместительность бака должна быть соответствующей и составлять около 10% от общего объема воды. Куда, как не на чердак, ставить такой габаритный резервуар.

Справка. В одноэтажных домах старой постройки встречаются небольшие расширительные бачки для открытой системы отопления, установленные на кухне рядом с напольным газовым котлом. Так тоже правильно, находящуюся под потолком емкость проще контролировать. Правда, это не слишком хорошо выглядит в интерьере. Мягко говоря.

Отопительные системы закрытого типа отличаются тем, что мембранный расширительный бак для воды полностью герметичен. Оптимальный вариант монтажа – в помещении котельной, рядом с остальным оборудованием. Другое место, где иногда приходится устанавливать закрытый расширительный бачок для отопления – это кухня в небольшом доме, поскольку там размещен котел.

В системах закрытого типа, работающих на незамерзающем теплоносителе, объем резервуара следует увеличить до 15% от общего количества жидкости. Причина — повышенный коэффициент теплового расширения гликолевых антифризов.

О дополнительных емкостях

Производители комплектуют настенные теплогенераторы встроенными бачками, воспринимающими избыток нагретого теплоносителя. Размеры бака не всегда соответствуют домовой отопительной разводке, иногда вместительности не хватает. Чтобы давление теплоносителя при нагревании находилось в пределах нормы, производится расчет литража и ставится дополнительный расширительный бак для настенного котла.

К примеру, вы переделали открытую самотечную систему в закрытую без замены магистралей. Новый отопительный агрегат подобрали по тепловой нагрузке. Встроенной котловой емкости не хватит на расширение такого количества воды.

Другой пример: отопление теплыми полами всех помещений двух– или трехэтажного дома плюс радиаторная сеть. Здесь объем теплоносителя тоже выйдет внушительный, маленький бачок не справится с его увеличением, давление внутри системы вырастет. Нужен второй расширительный бак для котла.

Примечание. Второй резервуар в помощь котловому – это тоже закрытая мембранная емкость, размещается в помещении топочной.

Когда горячее водоснабжение дома обеспечивает бойлер косвенного нагрева, возникает аналогичная проблема – куда девать избыток санитарной воды из накопителя? Простое решение – поставить сбросной клапан, как это делается на электрических водонагревателях. Но бойлер косвенного нагрева объемом 200…300 л станет терять через клапан слишком много горячей воды. Правильное решение – подобрать и установить расширительный бак для бойлера.

Справка. В буферных емкостях (теплоаккумуляторах) некоторых производителей также предусмотрена возможность подключения компенсирующего бачка. Более того, специалисты рекомендуют ставить его даже на электрические бойлеры большой вместительности, что и показано на видео:

Как правильно поставить бак

При монтаже открытого резервуара в чердачном помещении следует соблюдать ряд правил:

Емкость должна стоять прямо над котлом и соединяться с ним вертикальным стояком подающей магистрали.
Корпус сосуда надо тщательно утеплить, дабы впустую не терять тепло на обогрев холодного чердака.
Обязательно организовать аварийный перелив, чтобы в нештатной ситуации горячая вода не залила потолок.
Чтобы упростить контроль уровня и подпитку, рекомендуется вывести в котельную 2 дополнительных трубопровода, как это показано на схеме подключения бака:

Примечание. Трубу аварийного перелива принято направлять в канализационную сеть. Но некоторые домовладельцы с целью упростить задачу выводят ее под кровлей прямиком на улицу.

Установка расширительного бака мембранного типа выполняется вертикально либо горизонтально в любом положении. Малые емкости принято крепить к стене хомутом или подвешивать к специальному кронштейну, большие – просто ставить на пол. Тут есть один момент: работоспособность мембранного бачка не зависит от его ориентации в пространстве, чего нельзя сказать о сроке службы.

Сосуд с закрытого типа прослужит дольше, если его смонтировать вертикально воздушной камерой кверху. Рано или поздно мембрана исчерпает свой ресурс, появятся трещины. При горизонтальном расположении бачка воздух из камеры станет быстро проникать в теплоноситель, а тот – занимать его место. Ставить новый расширительный бак на отопление придется в срочном порядке. Если емкость висит на кронштейне «вниз головой», эффект проявится быстрее.

В нормальном вертикальном положении воздух из верхней камеры будет медленно проникать через трещины в нижнюю, как и теплоноситель неохотно пойдет вверх. Пока размеры и количество трещин не возрастет до критичного уровня, отопление будет исправно работать. Процесс занимает длительное время, неполадку вы заметите далеко не сразу.

Верный признак критического износа и растрескивания мембраны в расширительном закрытом бачке – падение давления в домашней отопительной сети. Периодически отслеживайте показания манометра на группе безопасности.

Но как бы вы ни размещали сосуд, стоит придерживаться следующих рекомендаций:

Изделие надо располагать в котельной таким образом, чтобы его было удобно обслуживать. Не устанавливайте напольные аппараты вплотную к стене.
При настенном монтаже расширительного бака системы отопления не ставьте его слишком высоко, чтобы при обслуживании не пришлось дотягиваться до отсекающего крана или воздушного золотника.
Нагрузка от подводящих трубопроводов и отсекающей арматуры не должна ложиться на патрубок бачка. Крепите трубы вместе с кранами отдельно, это облегчит замену резервуара в случае поломки.
Не допускается прокладывать подводящую трубу по полу через проход или подвешивать на высоте головы.

Вариант размещения оборудования в котельной – бачок больших размеров ставится прямо на пол

Способы подключения

Гидравлически правильно подключать бак в точке, находящейся на обратной магистрали перед котлом и циркуляционным насосом (если смотреть по направлению течения воды). Бак можно врезать и на подаче, но при 1 условии: насос должен располагаться на подающей линии и все так же стоять впереди компенсирующей емкости.

Лучшее место подключения мембранного бачка – обратка отопления в котельной, но обязательно перед насосом, а не после него

Момент второй: при перегреве твердотопливного котла бачок, подключенный к подаче, начнет заполняться паром. Воздух и пар – это сжимаемые среды, в этом случае резиновая «груша» перестанет компенсировать расширение воды.

Правильное подключение расширительного бака к системе отопления всегда осуществляется через отсекающий шаровой кран с американкой. Тогда резервуар можно в любой момент вывести из эксплуатации и быстро поменять, не дожидаясь остывания теплоносителя. Если же установить на подводке тройник и второй кран, как изображено на схеме подключения, то емкость можно предварительно опорожнить:

Рекомендация. При обвязке бойлера косвенного нагрева с котлом и ГВС подключайте расширительный бак к линии холодного водоснабжения на входе в накопитель. Здесь применяется специальный бак, выдерживающий давление водопроводной сети. Емкость для отопления или гидроаккумулятор не годится. Как их различить, смотрите на видео:

Где лучше устанавливать расширительный бак. На подаче или обратке?

Так уж устроено, что частные дома практически повсеместно обделяют поставками центрального отопления. Но зимы суровые и простым заклеиванием и запениванием щелей в доме тепло не сохранить. Поэтому очень важно свой дом оборудовать собственной системой отопления. Однако не все знают, как проходит выбор и установка расширительного бака. Ведь даже при подключении такой, казалось бы, посредственной и простой, детали есть свои нюансы.

Говорить о различных видах расширительных баков мы в этой статье не будем, так как их всего 2: открытый и закрытый. Первый тип, открытый, в наше время можно встретить в основном в старых домах. А второй тип между собой отличается только объемом, да внешним видом. Здесь будет обозреваться закрытый тип расширительных мембранных баков и то, как именно следует его устанавливать в системе домашнего отопления.

Подключение расширительного бака на подачу

Что же означает «установка бака на подачу»? Очень даже просто — это такой тип установки расширительного бачка, при котором циркуляционный насос выкачивает давление из расширительного бочонка. То есть бак устанавливается на всасывающей стороне насоса. Рассмотрим ниже, как это отобразится на работоспособности системы домашнего отопления в целом.

После сборки такой отопительной цепи, при которой насос качает из расширительного бака, мы наполняем ее водой. Пусть, для примера, будет закачано воды на 1 бар статического давления. Когда будет включен насос, он начнет создавать динамическое давление. Это легко можно увидеть, посмотрев на показания манометров, установленных в разных углах системы.

И так, насос включен. Он создает давление в 1,5 атмосферных давления. На ближайшем к нему манометре отображаются показания давления равные 1,4 бар. Пока жидкость в системе добирается до последующих измерительных приборов, давление опускается все ниже и ниже.

Когда жидкость совершает практически полный круг обращения по системе и доходит до установленного расширительного бачка — можно увидеть, что динамическое давление системы отопления будет равняться статическому. И на участке между насосом и бачком давление опустится еще ниже, снижая нагрузку на систему.

Монтаж расширительного бака в системе на обратку

Как мы определились, установка расширительного бака на подачу делает так, чтобы динамическое давление системы отопления на подходе к баку выравнивалось со статическим давлением. Подключение же бака на обработку даст нам совершенно другую картину.

Для удобства представьте, что система выглядит точно также, имеет те же размеры и параметры. Единственное отличие — бак установлен на выходе напора насоса. Это приводит к тому, что насос давит, в первую очередь, внутрь расширительного бака.

Система вновь наполняется жидкостью, которая создает давление 1 бар. Что следует после включения насоса? Он также создает давление 1,5 бар. Следом давление перераспределяется в расширительный бак. В данной точке, как и в случае с установкой бака на подачу, давление динамическое становиться равно давлению статическому. Но вот уже после того, как нагнетание покинет пределы расширительного бака, при изучении показаний манометров будет видно, что динамическое давление системы ниже, чем статическое!

Однако, несмотря на кажущиеся удобство второго метода установки, при неправильном расчете длинны системы отопления и наполнении её статическим давлением, давление может упасть ниже, чем атмосферное давление. Это приводит к тому, что вода начинает вскипать при более низких температурах, что приводит к крайне быстрому изнашиванию насоса, из-за чего его лопасти разрушаются в течении короткого времени.

Что следует помнить при монтаже расширительного бака

⦁ Установка мембранного бака должна производиться в помещении отопленном выше 0.

⦁ Бак необходимо подключить так, чтобы не был перекрыт доступ к его запору и сливу.

⦁ Система, в которой редуктор давления устанавливается после водомера, обеспечивает постоянное начальное давление в баке.

⦁ Расширительный бак устанавливается так, чтобы клапан предохранения устанавливался перед проточной арматурой.

Выводы и советы по установке расширительного бака

Из этой статьи становиться понятно, что универсальным способом установки расширительного бака — является подключение его на подачу, перед всасывающей стороной насоса. Это всегда обеспечит систему отопления стабильной работоспособностью и износоустойчивостью, а, следовательно, и уменьшит затраты как энергии, так и времени, и денег. При этом на подачю или на обратку работает насос — неважно.

В случае, если в отопительной системе имеется 2 или более циркуляционных насосов, то расширительный бак следует смонтировать как можно ближе к всасывающей стороне всех насосов. Когда отопительная система вашего помещения имеет большие размеры, можно установить несколько расширительных баков, при установке ориентируюсь на указание выше — как можно ближе к всасывающей стороне насоса.

Как установить расширительный бак в системе отопления

Вы успешно подобрали и приобрели бак мембранного типа на свою систему отопления. Пришло время его установить, и тут возникает масса вопросов: куда ставить, как подключать и так далее. На просторах интернета на эту тему советов – множество и все противоречивые. Чтобы прояснить все спорные моменты и подробно рассмотреть, как правильно производится установка расширительного бака, предлагаем вашему вниманию данную статью.

Где ставить расширительный бак в закрытой системе отопления?

К слову сказать, в частных домах не бывает открытых и закрытых систем, бывают гравитационные и напорные (насосные). В первых вода движется за счет разности удельного веса (естественная циркуляция), а во вторых – принудительно побуждается насосом.

Для справки. Открытая система работает одновременно на отопление и ГВС, применяется только в крупных централизованных сетях. Вот почему все индивидуальные системы – закрытые.

Чтобы правильно установить расширительный бак в системе отопления, надо выполнить следующие требования:

расположение бачка – помещение топочной, недалеко от котла;
аппарат должен стоять в таком месте, где к нему будет свободный доступ для настройки и обслуживания;
в случае крепления бачка к стене на кронштейне рекомендуется выдержать высоту, удобную для доступа к его воздушному клапану и запорной арматуре;
труба подводки вместе с кранами не должна нагружать своим весом расширительный бачок. То есть, подводку следует крепить к стене отдельно;
подводку к напольному расширительному баку для отопления не допускается прокладывать по полу поперек прохода;
емкость не ставить вплотную к стене, оставить достаточный просвет для осмотра.

Резервуары небольшой вместительности допускается подвешивать к стене при условии, что ее несущей способности будет достаточно. Что же касается ориентации бачка в пространстве, то тут много противоречивых советов. Одни рекомендуют способ установки, при котором труба присоединяется к емкости сверху, а воздушная камера, соответственно, находится снизу. Обоснование – легче удалить воздух из-под мембраны при заполнении, вода его вытеснит.

На самом деле в первоначальном состоянии резиновая «груша», поджимаемая с одной стороны давлением воздуха, не оставляет места для него с другой стороны, как показано на фото выше. Специалисты по монтажу как раз советуют устанавливать расширительный бак присоединительным патрубком вниз, и только так. В некоторых моделях штуцер изначально находится на боковой стенке, в ее нижней части, и сосуд по-другому поставить невозможно (см. фото ниже).

Пояснить это просто. Аппарат будет функционировать в любом положении, хоть и лежа на боку. Другое дело, что рано или поздно в мембране появятся трещины. Когда установка мембранного расширительного бака выполнена воздушной камерой вверх, а патрубком вниз, то воздух будет проникать сквозь трещины в теплоноситель очень медленно и резервуар еще прослужит какое-то время. Если же он будет стоять вверх ногами, то воздух, будучи легче воды, быстро перетечет в камеру с теплоносителем и бачок придется срочно менять.

Примечание. Некоторые производители предлагают осуществлять монтаж расширительного бака системы отопления, как раз подвешивая его «головой» вниз, на кронштейне. Это не запрещается, все будет работать, только в случае неисправности мембраны узел выйдет из строя сразу же.

Как подключить расширительный бак

После того как емкость надежно закреплена на стене или зафиксирована на полу, необходимо правильно подключить расширительный бак к трубопроводам отопления. Для этого нужно наметить трассу для трубы, проходящую кратчайшим путем к месту присоединения. Считается, что наилучшее место подключения для закрытых мембранных бачков находится на обратном трубопроводе. Только не перед самым входом в котел, а до циркуляционного насоса (если он не установлен на подаче) и сопровождающей его запорной арматуры. Ниже показана схема установки расширительного бака:

Обоснований такой врезке несколько:

в обратке температура теплоносителя значительно ниже, что продлит срок службы мембраны;
если место установки и врезки находится на обратном трубопроводе, то циркуляционный насос работает в комфортном режиме;

в подающем трубопроводе твердотопливного котла может возникать критическое давление и пароводяная смесь вследствие перегрева по разным причинам. Попадание этой смеси в резиновую «грушу» емкости приведет к тому, что она прекратит выполнять свои функции.

На самом деле практика показывает, что большой разницы для присоединения между подачей и обраткой нет. Просто принято подключение расширительного бака к системе отопления через обратный трубопровод, так надежнее. А вот что точно не помешает, так это отсекающий шаровой кран на подводке, а еще лучше – штуцер для опорожнения и второй кран. Тогда в любой момент бак можно отсечь от системы, слить из него воду и снять для ремонта или замены.

Совет. Для тех, у кого газовый котел не снабжен манометром или группой безопасности, нелишним будет встроить ее в контур расширительной емкости, используя такую схему монтажа:

Указания по настройке

После монтажа и врезки аппарата в тепловую сеть требуется произвести его настройку. Она заключается в том, чтобы обеспечить необходимое давление в воздушной камере, соответствующее вашей системе. Это нужно для избегания гидроударов в сети, их может создавать мембрана бачка во время остывания теплоносителя и выталкивания его излишков из камеры. Операция выполняется в такой последовательности:

когда монтаж бака закрытого типа завершен, система заполняется холодной водой;
с помощью клапанов и кранов Маевского из труб и радиаторов удаляются воздушные пробки;
манометром измеряется давление в системе, а потом в воздушной камере бачка;
стравливанием или подкачиванием давление в камере устанавливается на 0.2 Бар ниже, чем давление в системе.

Теперь, когда произведена правильная установка расширительного бачка с последующей настройкой, можно запускать котел. Давление в емкости будет расти одинаково плавно при нагреве и остывании теплоносителя.

Заключение

В принципе, монтаж компенсирующей емкости не является слишком уж сложной процедурой. Какие-то специальные инструменты или приспособления тоже не требуются, достаточно обычного набора, что есть у каждого рачительного хозяина. Но чтобы установить бак в системе отопления и настроить его, надо быть внимательнее и не пропускать никаких мелочей. Тогда аппарат прослужит долго и без проблем.

Closed Dual Split Expander — Жидкостные ракетные двигатели (J-2X, RS-25, общие)

Если вы вернетесь на несколько поколений в семью со стороны моей матери, вы найдете знаменитого художника по имени Чарльз Фредерик Кимбалл. Также по материнской линии в семье, в другой ветви, пару поколений спустя был профессиональный коммерческий художник. Со стороны отца моя бабушка была прекрасным художником, писавшим в основном пейзажи долин реки Ирокез и Гудзон в северной части штата Нью-Йорк.И, конечно же, я замужем за чрезвычайно талантливым художником. Можно подумать, что с такими родословными и таким большим размахом у меня самого есть немного художественных способностей. Вы ошибаетесь. Я люблю искусство. Я просто не могу это сделать.

Самое близкое, что я подхожу к визуальному выражению, ограничивается творениями Microsoft PowerPoint. Однако на этой узкой арене, особенно когда дело доходит до инженерных дисциплин, все еще есть чем заняться. В этой статье мы займемся одним из моих любимых псевдохудожественных хобби и поиграем со схемами двигателя с экспандерным циклом.

Итак, давайте начнем с простого, счастливого маленького цикла, который называется замкнутым циклом расширителя. Большая часть того, что вам нужно знать об этом цикле, содержится в его названии. Во-первых, он закрыт. Это означает, что все пропелленты, попадающие в двигатель, уходят, проходя через горловину основной камеры сгорания, тем самым обеспечивая наибольшую доступную химическую эффективность. Позже мы увидим, что «закрыто» противоположно «открыто». Во-вторых, это расширитель. Это означает, что турбомашина приводится в движение топливом, которое забирает тепловую энергию из контуров охлаждения в основной камере сгорания и сопле.Обычно в двигателях с детандерным циклом используются криогенные пропелленты, так что при нагревании эти пропелленты превращаются из жидкоподобных жидкостей в газоподобные жидкости. В турбинах очень эффективно используются газоподобные приводные жидкости. (Обратите внимание, что я продолжаю говорить о «жидкости», а не просто о жидкостях и газах. Это потому, что обычно рекомендуется иметь дело со сверхкритическими жидкостями в охлаждающих трубах или каналах. Фазовые изменения могут быть непредсказуемыми и приводить к некоторым странным профилям давления.)

Выше представлен шедевр Microsoft PowerPoint, иллюстрирующий ракетный двигатель с замкнутым циклом детандера.Топливо и окислитель поступают из ступени и пропускаются через насосы для повышения их давления. На топливной стороне нагнетание насоса направляется через главный топливный клапан (MFV) к форсунке и рубашкам охлаждения основной камеры сгорания (MCC). Я не показывал здесь фактическую маршрутизацию. Обычно сначала охлаждается МКЦ, а затем уже более теплое топливо используется для охлаждения сопла. Тепловые нагрузки в МКЦ значительно выше, чем в сопле. Но каким бы ни был точный маршрут охлаждающей жидкости, разряд, теперь полный энергии, полученной в процессе охлаждения, подается в турбины.Перепускной клапан турбины окислителя (OTBV), показанный на схеме, является средством управления соотношением компонентов смеси путем снижения мощности, подаваемой на турбину окислителя. В некоторых случаях, если у вас есть только одна настройка отношения смеси для двигателя, вы можете поставить здесь отверстие, а не клапан. Турбины приводятся в движение теплым топливом, а затем выход турбин подается через главный инжектор, а затем в зону сгорания. На стороне окислителя трассировка намного проще. Выпуск насоса окислителя проходит через главный клапан окислителя (MOV) непосредственно в главный инжектор.Внутри МСС происходит сгорание топлива, возникающее в результате высвобождение энергии, образование высокоскоростных продуктов сгорания и выброс этих продуктов через звуковое горло МСС и через сверхзвуковое сопло. Та-да, выпад сделан!

Закрытый детандер — это один из самых простых циклов двигателя, который когда-либо можно было представить. Известный двигатель RL10, впервые разработанный в 1950-х годах и до сих пор использующийся, основан на этом цикле (с небольшим поворотом, что есть только одна турбина, а насосы соединены через коробку передач, что устраняет необходимость в OTBV).Эта простота является одновременно сильной стороной цикла и его ограничивающей чертой. Примите во внимание тот факт, что все топливо — водород в случае большинства детандеров — проходит через двигатель, чтобы в конечном итоге попасть в камеру сгорания. Все это давление приводит к падению давления. Это означает, что турбины не имеют такого большого перепада давлений, с которым приходится иметь дело с точки зрения создания мощности для насосов. Другими словами, выходная сторона турбины — это точка с самым низким давлением в цикле, и это камера сгорания.В результате давление в вашей камере не может быть очень высоким. Это означает, что горловина вашего MCC относительно велика, а затем это означает, что степень расширения вашего сопла и удлинителя сопла начинает ограничиваться просто размером и структурным весом.

Также обратите внимание, что вся мощность для управления полным циклом обеспечивается теплом, улавливаемым топливом в каналах MCC и охлаждения форсунок. Это становится ограничивающим фактором с точки зрения общей мощности и класса тяги двигателя.По мере того, как двигатель становится больше, при заданном давлении в камере, уровень тяги увеличивается до второй степени характеристического диаметра горловины, но доступная площадь поверхности, которая будет использоваться для сбора тепла для приведения в действие цикла, увеличивается только на этот характеристический диаметр до первая сила. Другими словами, тяга пропорциональна «D-квадрату», но в первом порядке мощность турбины пропорциональна «D». Таким образом, вы можете стать настолько большим только тогда, когда у вас не будет достаточно энергии для выполнения цикла. Одним из способов преодоления этого является увеличение длины камеры сгорания, чтобы получить большую площадь поверхности теплопередачи.Европейский двигатель под названием Vinci следует этому подходу. Но даже этот подход ограничивает, если зайти слишком далеко, поскольку слишком длинная камера снижает эффективность сгорания, и, конечно же, более длинная камера сгорания также начинает становиться ужасно тяжелой.

Итак, насколько большим может быть ракетный двигатель с замкнутым детандерным циклом? Что ж, это повод для постоянных споров и дебатов. Я могу только высказать свое мнение. Я бы сказал, что двигатель с закрытым расширяющимся циклом наиболее полезен и наиболее практичен, когда он поддерживается на уровне тяги менее примерно 35 000 фунтов силы.

Возвращаясь к понятию художественного самовыражения, каковы же тогда возможные вариации на тему двигателя с детандерным циклом? Что ж, темы и варианты используются для изучения и потенциального преодоления воспринимаемых недостатков в замкнутом цикле расширителей. Первым в этой серии является Closed Split Expander, портрет которого представлен ниже:

Недостаток, рассматриваемый здесь, заключается в том, что в замкнутом цикле детандера все топливо было вытеснено по всему двигателю, что привело к большим потерям давления.В этом случае некоторая часть — обычно большая часть — топлива перекачивается до более низкого давления через первую ступень насоса, а затем другая часть перекачивается до более высокого давления. Таким образом, подача топлива «раздельная», отсюда и название. Именно этот поток с более высоким давлением, проходящий через регулирующий клапан охлаждающей жидкости (FCCV), проталкивается по всему двигателю для охлаждения MCC и сопла и для приведения в действие турбин. Поток с более низким давлением подается непосредственно в главный инжектор. Теория состоит в том, что, не требуя перекачки всего топлива до максимального давления, вы уменьшаете потребность в мощности для топливной турбины.Водородный турбонасос всегда потребляет большую часть энергии, вырабатываемой в цикле, поэтому это важное понятие.

Помогает ли этот цикл? Да, немного. Может быть. Баланс того, насколько разделить, что это разделение влияет на эффективность теплопередачи (меньший поток означает, возможно, более низкие скорости жидкости, более низкие скорости означают меньшую теплопередачу, более низкая теплопередача означает меньшую мощность …) не всегда ясно, что вы много выиграют от усилий по усложнению цикла.А вот портрет красивый, не правда ли? В нем есть реалистичное чутье, индустриально-утилитарное чутье середины века.

Далее, желая заявить о себе, можно обратиться к извечной проблеме промежуточного уплотнения в турбонасосе окислителя. Внимательно посмотрите на первые две схемы, представленные здесь. Вы увидите, что насос окислителя приводится в движение турбиной, использующей топливо в качестве рабочего тела. Это очень типичная ситуация с ракетными двигателями, будь то двигатель с детандерным циклом или другие циклы.Например, такая ситуация наблюдается в двигателе с поэтапным сгоранием RS-25 и в газогенераторном двигателе J-2X. Однако эта ситуация может привести к катастрофическому провалу. У вас есть топливо и кислород в одной машине вместе с вращающимися металлическими частями. Если две жидкости смешиваются и что-то трется, то БУМ, у вас плохой день. Итак, внутри насосов окислителя у вас обычно есть сложное уплотнение, которое включает непрерывную продувку гелиевым барьером для разделения двух жидкостей.Однако для следующей схемы цикла детандера мы можем исключить необходимость в этом сложном очищенном уплотнении.

Это замкнутый цикл двойного расширителя. Он по-прежнему «закрыт» в том смысле, что все, что попадает в двигатель, выходит через горловину MCC. Новая часть состоит в том, что она «двойная» в том, что теперь мы не только используем топливо для охлаждения, но и используем окислитель. Таким образом, мы используем нагретое топливо для привода топливного турбонасоса и нагретого окислителя для привода турбонасоса окислителя. Для этого эскиза я использовал конфигурацию разделения на стороне окислителя, при этом часть потока перекачивается до более низкого давления и направляется непосредственно к основному инжектору, а другая часть перекачивается до более высокого давления, проходя через регулирующий клапан охлаждающей жидкости окислителя. (OCCV), который будет проталкиваться через рубашку сопла с регенеративным охлаждением, а затем через турбину турбонасоса окислителя.Я сделал это, поскольку вы, вероятно, работаете в двигателе при соотношении смеси (водород / кислород) от 5 до 6. Вы не захотите проталкивать такое количество окислителя через каналы или трубки охлаждения форсунок. Теперь, если вы разрабатываете детандер с использованием чего-то вроде метана в качестве топлива, чтобы ваше соотношение смеси было ниже, то, возможно, вы можете рассмотреть вариант со стороной окислителя без разделения.

Обратите внимание, что с подходом с двумя расширителями я избавился от необходимости в продуванном уплотнительном пакете в насосе окислителя и, таким образом, я исключил потенциальный катастрофический сценарий (в случае отказа уплотнительного пакета).Однако я добился этого за счет некоторой сложности цикла. К тому же охлаждение окислителем не всегда радует. Всякий раз, когда у вас есть охлаждающая рубашка (гладкая стенка или трубы), у вас всегда есть вероятность растрескивания и утечки. Если вы охлаждаете водородом, небольшая утечка лишнего водорода в богатую топливом среду является относительно благоприятной ситуацией. Это происходит постоянно. Но что, если вы протечете окислитель в среду с богатыми топливом продуктами сгорания? Что ж, некоторые исследования показали, что с вами все будет в порядке, но меня это немного смущает.Кроме того, вы используете нагретый окислитель для привода турбины. Это можно сделать, но использование чего-то вроде кислорода для вращения металлических деталей требует большой осторожности. При неправильных обстоятельствах чистая среда окислителя может сгореть практически с чем угодно в качестве топлива, включая большинство металлов. Итак, несмотря на все ваши усилия по устранению уплотнения в турбонасосе окислителя, мне не ясно, что вы сделали ситуацию намного безопаснее. Однако, несмотря на эти потенциальные недостатки, схематический портрет сам по себе имеет определенное ощущение барокко, а сторона окислителя — положительно рококо.

Итак, вы зашли так далеко. Почему бы не сделать последний шаг? Представляем закрытый двойной сплит-расширитель:

К настоящему времени, пройдя через прогрессию, вы понимаете, как она «закрыта», как она «двойственна» и как она «разделена» (на этот раз с обеих сторон). Это непрактично с точки зрения рецепта успешной конструкции ракетного двигателя по ряду причин, уравновешивающих сложность и предполагаемые преимущества, но это впечатляющая схема. На мой взгляд, это ощущение готики, почти как средневековый собор с великолепными аркбутанами и каскадными орнаментами, которые просто поражают воображение деталями.

Итак, мы разобрались с сорняками создания портретов из эспандерных циклов ради их красоты, а не обязательно их полезной практичности. Давайте вернемся в более практическую сферу и поставим под вопрос то, что было общим для всех представленных до сих пор циклов. Это было слово «закрыто». Должен ли двигатель с детандерным циклом быть замкнутого цикла? Конечно нет! Сделав это наблюдение, мы приходим к очень практичному варианту. Представляем «Открытый цикл расширителя»:

Это самое большое различие между этой и любой другой предыдущей схемой заключается в том, что рабочая жидкость, приводящая в действие турбины, сбрасывается в нижнюю по потоку часть сопла.Это точка с гораздо более низким давлением, чем в основной зоне горения. Первое, что думает большинство людей, когда видят этот цикл, это то, что это должен быть двигатель с меньшей производительностью. В конце концов, вы сбрасываете топливо после горловины ГЦК. И да, это внутренняя неэффективность этого цикла. Всякий раз, когда вы удаляете топливо каким-либо образом в обход первичного сгорания, вы теряете эффективность. Однако вот что вы получите: много-много маржи для вашего бюджета давления. Поскольку мне не нужно пытаться засунуть байпас турбины в камеру сгорания, я могу сделать давление в камере намного выше.В практическом смысле я могу сделать его в два-три раза выше, чем в простом двигателе с замкнутым детандерным циклом. Что это позволяет мне сделать, так это сделать горловину очень маленькой, что, в свою очередь, дает возможность очень высокого коэффициента расширения сопла в разумных пределах по размеру и весу конструкции. Очень высокий коэффициент расширения означает большее ускорение выхлопа, и, таким образом, я могу почти полностью вернуться к тем же характеристикам, что и при замкнутом цикле, несмотря на сброс топлива.

Вот, однако, действительно крутая часть цикла открытого детандера: я могу использовать высокий перепад давлений на турбинах, чтобы получить больше мощности от заданного уровня теплопередачи в рубашках охлаждения. Выше, ранее в этой статье, я предположил, что существует практический предел тяги для закрытых расширителей примерно в 35 000 фунтов силы (мое мнение), и это было связано с геометрическими соотношениями между силой тяги и площадью поверхности теплопередачи. Для открытого детандера я могу спроектировать турбины с высокой степенью сжатия, для которых мне не нужно столько тепла, чтобы приводить в действие насосы.Таким образом, я могу сделать двигатель с большей тягой. Как высоко? Что ж, мои хорошие друзья из Mitsubishi Heavy Industries (MHI) и Японского агентства космических исследований (JAXA) разработали версию этого цикла, которая обеспечивает тягу до 60000 фунтов силы, и я видел другие концептуальные проекты, которые идут еще выше. . Японцы уже используют меньшую версию этого цикла на двигателе LE-5B, который генерирует 32 500 фунтов силы. Обратите внимание, что они часто ссылаются на этот цикл под другим названием, которое очень часто встречается в литературе, и это «цикл слива расширителя» с частью «слива», описывающей сброс за борт в сопло.Я предпочитаю обозначение «открытый», поскольку оно четко отличает его от «закрытых» циклов, проиллюстрированных ранее.

Мы почти подошли к концу этой статьи, но мы еще не достигли конца возможностей со схемой двигателя с детандерным циклом. Это то, что делает их забавными и, на мой взгляд, чем-то вроде игры с искусством. Можно придумывать всевозможные комбинации и дополнения. Например, что, если вы взяли цикл экспандера и добавили немного горелки? Снова и снова я говорил, что ограничивающим фактором для закрытого детандера является количество тепла, которое вы собираете в охлаждающих рубашках.Ну, ладно, давайте добавим небольшую горелку, у которой нет другой цели, кроме как подогревать газ турбины. Результат выглядит примерно так:

В этом цикле используется газогенератор, но он не является газогенераторным циклом, поскольку продукты сгорания этого газогенератора не используются для непосредственного привода турбин. Скорее выхлоп GG проходит через теплообменник, а затем сбрасывается за борт. Да, вы немного теряете эффективность своей производительности, потому что это больше не замкнутый цикл, но потоки ПГ могут быть небольшими, и вы получаете от этого повышение доступной мощности турбомашин и, следовательно, потенциальной тяги.Это мое собственное произведение искусства, которое я хочу продемонстрировать, и это может сделать каждый.

Помните Боба Росса из Общественного вещания? Мне нравилось смотреть его шоу, и, как я уже сказал, я не умею рисовать достойно. Но его шоу было расслабляющим, чтобы смотреть и слушать, и он всегда безжалостно поддерживал его. Ошибок никогда не было. В конце концов, все можно было исправить. И любой мог сделать красивые горы и счастливые деревца. Я хотел бы предположить, что то же самое можно сказать и о моем маленьком хобби — сборке схем счастливых маленьких циклов экспандеров.Нет, большинство из них, вероятно, никогда не будет построено или летать, и схематические портреты, вероятно, никогда не украсят стены MOMA, но это нормально. Моя бабушка-художница говорила мне, что иногда цель искусства не обязательно находится в конечном продукте, а скорее как часть творческого пути.

Почему на нижних ступенях не используются двигатели с детандерным циклом?

Мне кажется, у вас два вопроса: 1) Почему двигатели с открытым детандерным циклом могут быть больше, чем с закрытым? и 2) Почему не стало больше двигателей с детандерным циклом, работающим на уровне моря? Ваш вопрос [ы] показывает, что вы уже знаете о проблемах масштабируемости, которые преследуют разработчиков двигателей-расширителей.Прежде чем мы сможем понять, откуда берутся такие проблемы, давайте поговорим немного подробнее о том, как работают двигатели с детандерным циклом.

Двигатель с детандерным циклом — это двигатель с насосом, но не использующий газогенератор (который в основном представляет собой небольшой ракетный двигатель, но работает с соотношением O / F , далеко на от стехиометрического отношения, чтобы поддерживать низкие температуры выхлопных газов) Для питания турбонасоса в расширительном цикле используется фазовый переход жидкого топлива для обеспечения давления, необходимого для работы турбонасоса.Это фазовое изменение вызвано регенеративным охлаждением камеры сгорания , что делает детандерные двигатели более эффективными, поскольку они используют то, что в противном случае было бы отработанным теплом, для выполнения работы, необходимой для работы турбонасоса.

Вывод состоит в том, что двигателям с детандерным циклом требуется отходящее тепло для выполнения работы по вращению насоса . Здесь мы начинаем сталкиваться с проблемами масштабирования. Если вы удвоите размеры камеры сгорания, вам потребуется 8-кратный объем топлива, чтобы заполнить ее, но у вас будет только 4-кратная площадь поверхности, с которой можно получить отработанное тепло.В конце концов, по мере увеличения масштаба вы столкнетесь с проблемами теплового потока, когда вы просто не сможете получить достаточно работы от ограниченной площади охлаждения для закачки объема топлива, необходимого для работы двигателя .

Но вы можете отложить этот вопрос, если сделаете камеру сгорания меньше. У этого есть восхитительное преимущество увеличения вашего давления сгорания и, следовательно, вашей производительности. Хитрость здесь заключается в предотвращении проблем с обратным потоком. Если вы подключаете выхлоп турбонасоса к давлению сгорания, вам необходимо убедиться, что давление выхлопа превышает давление в вашей камере, иначе вещи начнут течь в неправильном направлении .Это ограничивает давление в вашей камере, так как давление выхлопных газов вашего турбонасоса никогда не будет очень высоким из-за того, что все это происходит из-за газификации вашего топлива.

Фактически, это даже ограничивает эффективность ваших турбонасосов. Если вы сконструируете насос с очень высоким коэффициентом давления (отношение давлений потока, приводящего в действие насос, и потока, приводимого в действие насосом), то ваш насос, подающий топливо в камеру, может привести к тому, что давление в вашей камере превысит давление выхлопных газов вашего насоса еще до начала горения.И это досадно, потому что для более эффективных турбонасосов требуется меньше работы для подачи того же объема топлива.

Все эти проблемы с противодавлением исчезнут, если полностью отсоединить выхлоп насоса от камеры. Теперь у вас есть цикл открытого детандера. Теперь вы можете сделать камеру с более высоким давлением и более эффективный насос, и вы можете увеличить тягу. У цикла с открытым расширителем есть еще один бонус, который заключается в том, что вы можете обеспечить незаполненный объем ваших резервуаров, просто выпарив испарение через систему насоса и из сопла.Еще один бонус — вы также запускаете вращение своих насосов, поэтому невероятно легко повторно зажечь двигатель, и вы получаете практически неограниченное количество воспламенений. Есть причина, по которой RL-10 так успешен.

Теперь о втором вопросе …

Здесь начинается спекуляция с моей стороны просто потому, что расширители уровня моря действительно существуют. Или они собираются это сделать. По крайней мере, JAXA создает такую, и я вполне уверен, что они добьются успеха. Так что я вместо этого отвечу «почему их больше нет»?

Я думаю, что ответ тройной.Во-первых, многие из не требуют преимуществ двигателя с открытым детандерным циклом на уровне . Вам не нужен свободный незаполненный объем, вам нужно только одно зажигание, а сверхвысокие значения TWR не так полезны. В результате люди очень долго строили ускорители и поддерживающие газовые генераторы, и возник значительный технологический пробел. Зачем использовать малоизвестные технологии, если можно использовать очень хорошо изученные технологии? Возможно, благодаря усилиям Mitsubishi, этот технологический разрыв начнет сокращаться.

Во-вторых, детандерные двигатели исторически были НЕВЕРОЯТНО дорогими в производстве . Поскольку вы получаете более высокую производительность за счет более эффективного охлаждения камеры сгорания, камеры с регенеративным охлаждением (и форсунки) полны очень и очень плотных отверстий. Традиционно это очень сложно производить. По той же причине, почему SSME был настолько дорогим (среди прочего), и именно поэтому часто упоминается, что RL-10 являются самой дорогой частью любой ракеты, на которой они летают. Это идет рука об руку с первой причиной.Если вам нужны преимущества детандерного цикла, затраты могут быть оправданы, но они не для бустерного двигателя на уровне моря. Я считаю, что стоимость начнет существенно снижаться по мере развития аддитивного производства и, возможно, мы начнем видеть больше расширителей уровня моря.

Наконец (и мой самый шаткий ответ), я думаю, это еще и потому, что у вас не может быть такого большого сопла на уровне моря. Если ваш коэффициент расширения слишком высок, вы слишком сильно недорасширяете свою тягу и, в лучшем случае, ослабите тягу, а в худшем случае разрушите сопло.Я уже говорил, что детандерные циклы получают свою работу турбонасоса из-за охлаждения камеры сгорания, но они также получают ее из-за охлаждения сопла. Не говоря уже о том, что насадки также подчиняются закону квадратного куба, и оказывается, что большие насадки, оптимизированные для уровня моря, просто не дадут вам работы, необходимой для работы ваших больших насосов. Ваш пробег может отличаться.

Почему нельзя построить двигатель детандерного цикла для использования РП-1 или другого некриогенного топлива?

Семейство энергетических циклов ракетных двигателей с расширительным циклом включает использование отработанного тепла из камеры сгорания и / или сопла двигателя для испарения части или всего топлива двигателя и использование газообразного топлива для приведения в действие турбонасоса (ов) двигателя, перед подачей его в камеру сгорания ( с замкнутым циклом или с классическим циклом детандера ) или отводом газа за борт (цикл с открытым циклом или цикл отвода детандера ).

Часто можно услышать утверждение, что в двигателях детандерного цикла можно использовать только криогенное топливо, такое как жидкий водород или жидкий метан. Например, если процитировать указанную выше статью в Википедии:

[…] Все двигатели с детандерным циклом должны использовать криогенное топливо, такое как водород, метан или пропан, которое легко достигает точки кипения.

Однако, если учесть температуры, достигаемые в камере сгорания ракетного двигателя, кажется, что можно легко использовать даже обычные некриогенные жидкие топлива, такие как РП-1, в двигателе с детандерным циклом:

H ₂ точка кипения: 20.3K
CH ₄ точка кипения: 111,7K
Температура кипения РП-1: ~ 500К
H ₂ температура горения: ~ 2,750K
CH ₄ температура горения: ~ 3,250K
Температура сгорания РП-1: ~ 3700К

Как можно видеть, разница между точками кипения (скажем) водорода и RP-1 полностью затмевается разницей между их точками кипения, с одной стороны, и температурами сгорания любого из этих видов топлива, с другой.¹ Короче говоря, даже несмотря на то, что некриогенное топливо кипятить труднее, чем криогенное, ваша типичная камера сгорания ракетного двигателя достаточно горячая, чтобы с легкостью вскипятить даже некриогенное топливо.

Так что же мешает разработке двигателей с детандерным циклом, использующих РП-1 или другое топливо комнатной температуры?

¹: Действительно, если судить по цифрам, RP-1 может, вероятно, быть лучшим выбором для двигателя с детандерным циклом, чем водород или метан, поскольку его более высокая температура кипения более чем компенсируется его гораздо более высокой температурой. температура сгорания, и ограничивающим фактором для больших двигателей с детандерным циклом является количество тепла, доступное для целей расширения топлива в единицу времени (которое ограничено, в первую очередь, температурой сгорания двигателя).

Будет ли практичным этот двигатель с гибридным детандерным циклом?

Это еще одна попытка сделать замкнутый цикл расширителя немного более эффективным (первая попытка была здесь). 3) — поэтому кажется, что теплообменник не должен быть слишком большим — но мы были бы признательны за подтверждение или недействительность этого.

Какой может быть разумный перепад давления на таком теплообменнике? Я предположил 10-15 бар, но не уверен, слишком ли это много или слишком мало.

И, конечно, если есть другие проблемы с этим дизайном, которых я не замечаю, буду благодарен за обратную связь.

Краткое описание и схема

Цикл работает аналогично циклу открытого детандера, но вместо того, чтобы отбрасывать выхлоп турбины, выхлоп охлаждается и закачивается обратно в двигатель.

Есть одна турбина, которая приводит в действие как топливный (метан), так и насосы окислителя.После того, как топливо проходит через его насос, оно разделяется на 2 потока:

Первый поток составляет около 20% потока. Во время охлаждения камера / сопло нагревается примерно до 600К и используется для привода турбины. На выходе из турбины он проходит через теплообменник, который снижает его температуру с 400K до 110K, эффективно сжижая метан. После этого поток сливается с потоком метана из резервуара и возвращается обратно в двигатель.
Второй поток — это оставшиеся 80% топлива.Он также используется для охлаждения камеры и сопла и при этом газифицируется. После этого он впрыскивается в камеру сгорания.

Охлаждающей жидкостью для теплообменника является переохлажденный кислород. Когда он охлаждает метан, его температура повышается с 60 К до 120 К (хотя из-за высокого давления кислород остается жидким). Важно отметить, что, хотя температура на выходе кислорода выше, чем температура на выходе метана, они текут в противоположных направлениях.Таким образом, во всех точках теплообменника метан горячее кислорода, и, следовательно, тепло переходит от кислорода к метану. После прохождения кислорода через теплообменник он впрыскивается в камеру сгорания.

Все числа выше (и на диаграмме ниже) являются направленными. Я заставил их делать предварительные расчеты. Я подсчитал, что около 20% потока метана должно быть достаточно, чтобы получить давление в камере сгорания около 100 бар. Эти 20% должны составлять около 15 кг / с для двигателя класса Merlin.

Экспериментальное исследование криогенного жидкостного турбодетандера с замкнутой системой сжиженного азота

Абстракция

Турбодетандер с криогенной жидкостью разработан в качестве замены традиционных клапанов Джоуля-Томсона, используемых в криогенных системах с целью экономии энергии. Экспериментальное исследование было проведено для оценки характеристик турбодетандера и является предметом данной статьи.Стенд состоит из замкнутой системы сжиженного азота, турбодетандера с криогенной жидкостью, его вспомогательной и измерительной систем. Параметры тестовой работы турбодетандера определяются на основании правил подобия потоков. Сначала выполняется предварительное охлаждение системы жидкого азота, а затем проводятся испытания при различных расходах и соотношениях скоростей. Были измерены расход расширителя турбины, давление и температура на входе и выходе, частота вращения и крутящий момент на валу.Были проанализированы и обсуждены экспериментальные результаты и их неопределенности. Демонстрируется следующее: (1) Для обоих тестовых случаев пиковая изоэнтропическая эффективность турбодетандера составляет соответственно 78,8% и 68,4%, полученные при 89,6% и 92% расчетной скорости потока. Большие погрешности в изоэнтропической эффективности вызваны большими вариациями энтальпии, подверженными небольшим погрешностям измерения температуры и давления. (2) Получены общий КПД и гидравлический КПД турбодетандера.По сути, они одинаковы, поскольку оба включают эффекты, связанные с потоком, а также потери в подшипниках. Сравнение общего КПД и гидравлического КПД использовалось для обоснования погрешностей измерения различных величин, поскольку первое включает измеренный массовый расход и падение энтальпии (зависящее от температуры и давления на входе и выходе), а второе включает фактическую мощность на валу, объемный расход, а также давление на входе и выходе. (3) Потери в проточных каналах и системе подшипников вала были выведены на основании измеренных значений полного КПД турбодетандера, изоэнтропического КПД и механического КПД, которые соответственно равны 57.6-74,8%, 62,1-78,8% и 89,5-96,4%. Анализ неопределенности проводится для экспериментального изоэнтропического КПД, гидравлического КПД и полного КПД. Гидравлический КПД кажется лучшим показателем для оценки производительности турбодетандера, работающего на криогенной жидкости. (4) Изэнтропическая эффективность в зависимости от отношения скоростей получена из экспериментальных данных. Экспериментальная изоэнтропическая эффективность увеличивается с увеличением передаточного числа и достигает 78,8% при наибольшем экспериментальном передаточном отношении. Более высокая эффективность была бы достигнута, если бы передаточное число могло достигнуть большего значения.Это дает некоторые рекомендации по оптимальной работе турбодетандера в будущем.

Экспериментальное исследование криогенного жидкостного турбодетандера с замкнутой системой сжиженного азота

Основные моменты

•: Проведены криогенные экспериментальные испытания жидкостного турбинного детандера.
•: Создана замкнутая система испытаний сжиженного азота.
•: Получена зависимость изэнтропической эффективности от массового расхода.
•: Выполнено сравнение общего КПД и гидравлического КПД.
•: Анализируются и обсуждаются потери в проточной части и системе вал-подшипник.
•: Получены и проанализированы частотно-регулируемые характеристики.

Реферат

Турбодетандер для криогенных жидкостей разработан для замены традиционных клапанов Джоуля – Томсона, используемых в криогенных системах, с целью энергосбережения.Экспериментальное исследование было проведено для оценки характеристик турбодетандера и является предметом данной статьи. Стенд состоит из замкнутой системы сжиженного азота, турбодетандера с криогенной жидкостью, его вспомогательной и измерительной систем. Параметры тестовой работы турбодетандера определяются на основании правил подобия потоков. Сначала выполняется предварительное охлаждение системы жидкого азота, а затем проводятся испытания при различных расходах и соотношениях скоростей.Были измерены расход расширителя турбины, давление и температура на входе и выходе, частота вращения и крутящий момент на валу. Были проанализированы и обсуждены экспериментальные результаты и их неопределенности. Демонстрируется следующее: (1) Для обоих тестовых случаев пиковая изоэнтропическая эффективность турбодетандера составляет соответственно 78,8% и 68,4%, полученные при 89,6% и 92% расчетной скорости потока. Большие погрешности в изоэнтропической эффективности вызваны большими вариациями энтальпии, подверженными небольшим погрешностям измерения температуры и давления.(2) Получены общий КПД и гидравлический КПД турбодетандера. По сути, они одинаковы, поскольку оба включают эффекты, связанные с потоком, а также потери в подшипниках. Сравнение общего КПД и гидравлического КПД использовалось для обоснования погрешностей измерения различных величин, поскольку первое включает измеренный массовый расход и падение энтальпии (зависящее от температуры и давления на входе и выходе), а второе включает фактическую мощность на валу, объемный расход, а также давление на входе и выходе.(3) Потери в проточных каналах и системе подшипников вала были выведены на основании измеренных значений полного КПД, изоэнтропического КПД и механического КПД расширителя турбины, которые составляют соответственно 57,6–74,8%, 62,1–78,8% и 89,5–96,4%. Анализ неопределенности проводится для экспериментального изоэнтропического КПД, гидравлического КПД и полного КПД. Гидравлический КПД кажется лучшим показателем для оценки производительности турбодетандера, работающего на криогенной жидкости. (4) Изэнтропическая эффективность в зависимости от отношения скоростей получена из экспериментальных данных.Экспериментальная изоэнтропическая эффективность увеличивается с увеличением передаточного числа и достигает 78,8% при наибольшем экспериментальном передаточном отношении. Более высокая эффективность была бы достигнута, если бы передаточное число могло достигнуть большего значения. Это дает некоторые рекомендации по оптимальной работе турбодетандера в будущем.

Ключевые слова

Криогенная жидкость турбодетандера

J — T замена клапана

Криогенное экспериментальное испытание

Замкнутая система испытания сжиженного азота

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть полный текст

Цитирующие статьи

Почему ортодонтические расширители дают вам этот промежуток

В Armbrecht & Wierenga наши ортодонты в Гранд-Рапидсе делают все возможное, чтобы избежать удаления зубов, расширяя дуги зубов, когда имеется скученность.

Расширители работают отлично, но есть некоторые побочные эффекты, которые застают родителей и пациентов врасплох. Один из них — появление и исчезновение щели между двумя верхними передними зубами.

Для чего нужен расширитель?

Наши ортодонты могут порекомендовать расширитель , чтобы расширить ваше небо и освободить место для скученных зубов. Важно, чтобы мы расширяли нёбо пациента, пока он ещё растет, чтобы освободить место в челюсти для всех его зубов. В противном случае скученные зубы будут сталкиваться друг с другом и вызывать проблемы со здоровьем полости рта. Например, у пациентов с скученными зубами чаще возникают полости, недоступные для щетины зубной щетки.

Что эспандеры делают с зубами и нёбом?

Ваше небо состоит из двух костей, которые по центру соединены соединением, называемым средне-небным швом. У молодых пациентов средне-небный шов состоит из растягиваемого хряща, который способствует росту и развитию верхней челюсти.

После того, как человек закончил рост в возрасте 14-17 лет, этот средне-небный шов срастается, и небо становится единой твердой структурой.Расширители используют присутствие пластинки роста, если они используются до сращивания шовного материала. Прочтите другой пост в нашем блоге, чтобы узнать, когда вам следует отвести ребенка к ортодонту.

Появление промежутка между передними зубами является одним из признаков того, что расширитель раздвинул две половины неба. Центральные резцы расположены по разные стороны от шва и расходятся по мере расширения неба. Образовавшаяся щель нормальна и желательна — вы знаете, что расширение работает, когда видите щель между зубами!

Сколько времени нужно, чтобы расширитель работал?

После того, как ортодонтический расширитель обеспечил желаемую степень расширения, мы обычно оставляем его на месте на несколько месяцев, удерживая две половины неба отдельно, пока между ними не разовьется новая кость.После удаления расширителя всегда наблюдается рецидив или потеря ширины дуги. Большинство ортодонтов делают излишнюю коррекцию на несколько миллиметров в ожидании этого изменения.

В течение этого периода стабилизации разрыв, образовавшийся при расширении, имеет тенденцию сокращаться сам по себе. Это происходит медленно с течением времени, но многих родителей шокирует, когда они впервые замечают, что он стал меньше или совсем исчез. Понятно, что многие родители звонят в наш офис, обеспокоенные тем, что ортодонтический расширитель соскользнул и преимущества, достигнутые на этапе активации, были потеряны.Но не волнуйтесь, точно так же, как когда возник разрыв, его закрытие — это нормальный процесс.

Хотя сила, создаваемая расширителем , раздвигает нёбо, в то же время на зубы действует противоположная сила, создаваемая тканями десны. Десны эластичны, как и другие мягкие ткани тела, например кожа. Когда расширитель выдвигается наружу, растянутая ткань десны начинает стягивать зубы вместе. Вы можете сказать, что это происходит, сравнив размер промежутка между зубами с величиной расширения, видимой на расширителе неба.

У всех есть щели с расширителем?

Небольшая щель между передними зубами — это нормально. Тем не менее, редко размер зазора между зубами когда-либо становится таким большим, как расстояние между двумя сторонами ортодонтического расширителя , потому что зубы начинают двигаться вместе еще до того, как расширение будет завершено. Еще один признак того, что передние зубы стянуты вместе, — это то, что они болезненны и кажутся немного расшатанными во время расширения без очевидной причины (точно так же, как когда их перемещают брекеты).Теперь вы знаете, что они снова стягиваются эластичными волокнами ткани десен. На самом деле, нередко зазор между двумя передними зубами полностью закрывается к моменту удаления расширителя .

Приятно знать заранее, что ваш ортодонтический расширитель создаст щель между передними зубами и что впоследствии она исчезнет сама по себе. Понимание того, что является нормальным, убережет вас от беспокойства и позволит избежать ненужных телефонных звонков в наш офис.Как всегда, если у вас есть опасения или если то, что вы видите во рту или во рту вашего ребенка, не соответствует описанной схеме, позвоните в офис и сообщите нам об этом.

Наши ортодонты в Гранд-Рапидсе и Грандвилле готовы помочь вам добиться вашей наилучшей улыбки. Чтобы записаться на прием, позвоните в Armbrecht & Wierenga Orthodontics по телефону (616) 455-4800 .

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

Виды баков

Расширительный бак открытого типа

Достоинства и недостатки

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Расширительный бак закрытого типа

Безмембранные баки

Мембранные баки

Преимущества и недостатки мембранного бака

Как выбрать мембранный бак

Установка закрытых расширителей

Читайте также:

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

Виды баков

Расширительный бак открытого типа

Достоинства и недостатки

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Расширительный бак закрытого типа

Безмембранные баки

Мембранные баки

Преимущества и недостатки мембранного бака

Как выбрать мембранный бак

Установка закрытых расширителей

Читайте также:

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

Виды баков

Расширительный бак открытого типа

Достоинства и недостатки

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Расширительный бак закрытого типа

Безмембранные баки

Мембранные баки

Преимущества и недостатки мембранного бака

Как выбрать мембранный бак

Установка закрытых расширителей

Читайте также:

Установка расширительного бака в системе отопления открытого и закрытого типа: виды баков, правила установки

Виды баков

Расширительный бак открытого типа

Достоинства и недостатки

Как работает бак открытого типа. Правила установки

Расширительный бак закрытого типа

Безмембранные баки

Мембранные баки

Преимущества и недостатки мембранного бака

Как выбрать мембранный бак

Установка закрытых расширителей

Читайте также:

Расширительный бачок для отопления закрытого типа: устройство и принцип действия

Для чего необходим расширительный бачок в системе отопления?

Виды отопительных систем

Устройство и принцип действия

Расчёт расширительных баков

Производители и цены

Расширительный бак закрытого типа. Секреты устройства

Особенность расширительного бака закрытого типа

Достоинства расширительного бака для отопления закрытого типа

Почему нужно использовать расширительный бак?

Выбор расширительного бака закрытого типа

Установить расширительный бак для отопления закрытого типа —

Схема и правила установки расширительного бака в системе отопления

Устройство и виды расширительного бака

Принцип действия оборудования для закрытой системы

Установка расширительного бака в закрытой отопительной сети

Расчет объема бака

Подбор модели

Способы подключения

Первый запуск

Техника безопасности при установке

Расширительный бак своими руками

Как правильно установить расширительный бак в системе отопления

Где устанавливается расширительный бак на отопление

О дополнительных емкостях

Как правильно поставить бак

Способы подключения

Где лучше устанавливать расширительный бак. На подаче или обратке?

Подключение расширительного бака на подачу

Монтаж расширительного бака в системе на обратку

Что следует помнить при монтаже расширительного бака

Выводы и советы по установке расширительного бака