Конфузоры и диффузоры для тепловых сетей

Помню, как в 2009 году я впервые столкнулся с этими терминами в контексте тепловых сетей, и меня, как и многих, это удивило. Ведь в вентиляции диффузор – это обычная решетка, распределяющая воздух, а конфузор встречается в обвязке радиальных вентиляторов. В этой статье мы простым языком объясним, что такое конфузоры и диффузоры в тепловых сетях, расскажем о их функциях, а также дадим практические советы по их установке.

Но не стоит пугаться! В тепловых сетях эти устройства выполняют схожие функции, но с некоторыми нюансами.

Итак, конфузор сужает диаметр трубопровода, а диффузор, наоборот, расширяет его.

В тепловых сетях все гораздо проще, чем кажется на первый взгляд. Конфузор и диффузор — это, по сути, обычные переходы, которые отличаются лишь размерами и местом установки.

Что такое конфузоры и диффузоры?

Конфузоры и диффузоры — это устройства, которые меняют диаметр трубопровода.

• Конфузор (уменьшитель) – это устройство, которое сужает диаметр трубопровода.
• Диффузор (расширитель) – это устройство, которое расширяет диаметр трубопровода.

Как работают конфузоры и диффузоры?

Принцип работы конфузоров и диффузоров основан на принципе Бернулли. Согласно этому принципу, при уменьшении скорости потока его статическое давление увеличивается, а при увеличении скорости потока — уменьшается.

Зачем нужны конфузоры и диффузоры?

Представьте ситуацию: вам нужно установить задвижку Ду800 в тепловой камере, но такой задвижки просто нет в наличии, а поставка ожидается только через год. Что делать?

Не отчаивайтесь! В таких исключительных случаях на помощь приходят конфузоры и диффузоры.

Конфузор сужает диаметр трубопровода, а диффузор, наоборот, расширяет его.

Благодаря этой хитрости вместо задвижки Ду800 можно использовать задвижку Ду500, что позволяет решить проблему временного отсутствия необходимых деталей.

Как работает конфузор и диффузор?

Представьте, что у вас есть труба диаметром 800 мм. Вам нужно установить на нее запорную арматуру, но у вас есть только арматура диаметром 500 мм.

• Конфузор сузит трубу до 500 мм, чтобы она соответствовала диаметру запорной арматуры.
• Диффузор же после установки запорной арматуры вернет трубе исходный диаметр 800 мм.

В тепловых сетях конфузоры и диффузоры используются для нескольких целей:

• Для плавного изменения скорости потока теплоносителя.
  • Резкое изменение скорости может привести к образованию шума, вибрации и даже разрушению трубопровода.
• Для уменьшения потерь давления.
  • Конфузоры и диффузоры позволяют оптимизировать скорость потока, тем самым снижая потери давления в системе.
• Для установки запорной арматуры.
  • Иногда бывает необходимо установить запорную арматуру (например, задвижку) меньшего диаметра, чем диаметр трубопровода.
  • В таких случаях используются конфузоры и диффузоры для сопряжения арматуры с трубой.

Где устанавливаются конфузоры и диффузоры?

Конфузоры обычно устанавливаются перед запорной арматурой, а диффузоры — после нее.

Запомнить нужно всего два простых правила:

• Конфузор ставится перед запорной арматурой, сужая поток теплоносителя.
• Диффузор, наоборот, устанавливается после запорной арматуры, расширяя поток.

Запорная арматура — это, проще говоря, вентиль, который можно открывать и закрывать, регулируя поток теплоносителя.

В некоторых случаях, когда направление потока может меняться, диффузоры устанавливают с двух сторон запорной арматуры.

Вот и все! Теперь вы без труда отличите конфузор от диффузора и будете понимать их функции в тепловых сетях.

Как выбрать конфузор или диффузор?

При выборе конфузора или диффузора необходимо учитывать ряд факторов:

• Диаметр трубопровода
• Тип теплоносителя
• Скорость потока
• Требуемое изменение диаметра

Пример установки конфузоров и диффузоров на больших диаметрах

НТС 62-91-64 (1 лист) Конфузорно-диффузорный переход при установке на трубопроводе Ду600-1400

В НТС 62-91-64, изданном еще в 1991 году, когда задвижки были на пике популярности, представлен чертеж установки задвижек Ду800 на теплопроводах Ду1200÷Ду1400мм.

НТС 62-91-64 (2 лист) Конфузорно-диффузорный переход при установке на трубопроводе Ду600-1400

В случае отсутствия задвижек Ду1200÷Ду1400мм:

• Рекомендуется устанавливать по 2 задвижки Ду800 на каждом трубопроводе (2 шт. на подающей трубе, 2 шт. на обратной) для уменьшения потери давления.
• Для сокращения размеров тепловой камеры:
  • С обеих сторон задвижки устанавливаются диффузоры уменьшенного размера.
  • Вторая задвижка Ду800 монтируется на отводной линии с устройством байпаса Ду150мм (см. узел 1).
• При установке задвижки Ду1200мм на теплопроводе Ду1400мм:
  • С обеих сторон предусматривается установка конфузоров с устройством байпаса Ду150мм (см. узел 2).

Размеры диффузоров и конфузоров:

• Узлы 1 и 2 на листе представляют собой рекомендуемые размеры.
• Расположение арматуры для удобства обслуживания должно определяться в каждом конкретном проекте.

Важно отметить:

• Конфузоры и диффузоры, представленные в узлах 1 и 2, соответствуют серии 5.903-13 «Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей» (Выпуск 1-95, Часть 2). Их характеристики и параметры можно найти в конце данного документа, в разделе, посвященном ТС-600 (диффузор) и ТС-601 (конфузор).
• Вместо конфузоров и диффузоров допускается использовать переходы по альбому Серия 5.903-13 Выпуск 1 – Переход сварной листовой концентрический ТС-585. Документ содержит диаметры переходов включая 1400х1200, что позволяет свободно варьировать диаметры и уменьшать их на один, а иногда и на два или три.

Где найти информацию о конфузорах и диффузорах?

• Серия 5.903-13 «Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей».
  • Выпуск 1.
  • Часть 2.
  • Детали трубопроводов.
  • Рабочие чертежи.
• В этой серии документов вы найдете развертки конфузоров и диффузоров, а также все необходимые сведения о материалах, размерах и процессе изготовления.

Преимущества использования конфузоров и диффузоров в тепловых сетях

Конфузоры и диффузоры – это не просто элементы трубопроводной арматуры, а инженерные решения, которые обеспечивают ряд важных преимуществ в работе тепловых сетей:

1. Экономия энергии:

• Снижение потерь давления: Конфузоры и диффузоры оптимизируют скорость потока теплоносителя, тем самым уменьшая потери давления в системе. Это приводит к снижению потребления энергии насосами, что экономит средства и сокращает выбросы CO2.
• Увеличение КПД: За счет снижения потерь давления повышается КПД тепловой сети, что означает более эффективную передачу тепловой энергии.

2. Повышение безопасности:

• Снижение риска возникновения аварийных ситуаций: Плавное изменение скорости потока, которое обеспечивают конфузоры и диффузоры, снижает риск возникновения гидравлических ударов, вибраций и шума. Это повышает безопасность работы тепловой сети и снижает вероятность аварий.
• Увеличение срока службы трубопровода: Снижение механических нагрузок на трубы, которое достигается за счет плавного изменения скорости потока, увеличивает срок службы трубопровода и снижает расходы на его ремонт и обслуживание.

3. Улучшение эксплуатационных характеристик:

• Универсальность: Конфузоры и диффузоры могут использоваться с трубопроводами различных диаметров и для разных типов теплоносителей.
• Простота монтажа: Монтаж конфузоров и диффузоров не является сложным и может быть осуществлен квалифицированными специалистами.
• Надежность: Конфузоры и диффузоры изготавливаются из высококачественных материалов и обладают длительным сроком службы.

4. Сокращение расходов:

• Экономия энергии: Как уже говорилось выше, снижение потерь давления приводит к экономии энергии, что сокращает расходы на эксплуатацию тепловой сети.
• Увеличение срока службы трубопровода: Увеличение срока службы трубопровода означает снижение расходов на его ремонт и обслуживание.
• Снижение риска аварий: Снижение риска возникновения аварийных ситуаций позволяет избежать значительных материальных затрат, связанных с их устранением.

В целом, использование конфузоров и диффузоров в тепловых сетях является обоснованным и выгодным решением, которое позволяет повысить эффективность, безопасность и надежность работы системы, а также сократить расходы на ее эксплуатацию.

Где еще могут использовать конфузоры и диффузоры?

Конфузоры и диффузоры применяются в широком спектре областей, но наиболее распространены они в следующих сферах:

1. Тепловые сети:

• Для плавного изменения скорости потока теплоносителя. Это предотвращает шум, вибрацию и разрушение труб.
• Для снижения потерь давления. Это повышает эффективность системы и снижает расходы на электроэнергию.
• Для установки запорной арматуры. Конфузоры и диффузоры обеспечивают сопряжение арматуры с трубой различного диаметра.

2. Водоснабжение и водоотведение:

• Для плавного изменения скорости потока воды. Это предотвращает гидравлические удары, повреждение труб и ухудшение качества воды.
• Для обеспечения равномерного распределения воды по системе водоснабжения.
• Для защиты насосов от кавитации.

3. Вентиляция и кондиционирование:

• Для регулирования скорости воздушного потока. Это позволяет создавать оптимальный микроклимат в помещении.
• Для снижения уровня шума от вентиляторов.
• Для повышения эффективности работы систем вентиляции и кондиционирования.

4. Автомобильная промышленность:

• В системах впуска и выпуска двигателя. Конфузоры и диффузоры оптимизируют поток воздуха, что повышает мощность двигателя и снижает расход топлива.
• В системах охлаждения. Конфузоры и диффузоры обеспечивают эффективное отведение тепла от двигателя и других компонентов.

5. Авиационная промышленность:

• В двигателях самолетов. Конфузоры и диффузоры обеспечивают необходимый поток воздуха для работы двигателя.
• В системах вентиляции и кондиционирования самолетов. Конфузоры и диффузоры регулируют скорость воздушного потока и обеспечивают комфортный микроклимат в салоне.

6. Химическая промышленность:

• В трубопроводах для транспортировки агрессивных жидкостей. Конфузоры и диффузоры предотвращают образование завихрений и отложений, что увеличивает срок службы труб.
• В аппаратах для смешивания и разделения веществ. Конфузоры и диффузоры обеспечивают равномерное распределение веществ по объему аппарата.

7. Пищевая промышленность:

• В трубопроводах для транспортировки пищевых продуктов. Конфузоры и диффузоры предотвращают повреждение продуктов из-за резких изменений скорости потока.
• В аппаратах для смешивания и гомогенизации продуктов. Конфузоры и диффузоры обеспечивают равномерное смешивание и измельчение продуктов.

Помимо перечисленных примеров, конфузоры и диффузоры используются в различных других областях, где необходимо плавно изменять скорость потока жидкости или газа.

Важно отметить, что конструкция, материалы и размеры конфузоров и диффузоров подбираются в соответствии с конкретными условиями эксплуатации.

Замена конфузора или диффузора переходом

Переход — это простой элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для соединения труб различного диаметра. Он не обеспечивает плавного изменения скорости потока, как это делают конфузоры и диффузоры, но он занимает меньше места по сравнению с конфузором и диффузором.

Существует несколько ключевых отличий между переходом и конфузором (диффузором), которые определяют их влияние на скорость потока:

1. Геометрия:

• Переход имеет простую коническую или цилиндрическую форму, с резким изменением угла наклона в месте соединения.
• Конфузор (диффузор) имеет более сложную форму, с постепенным изменением угла наклона по всей длине.

2. Длина:

• Переход имеет короткую длину, как правило, не более нескольких диаметров трубы.
• Конфузор (диффузор) имеет более длинную длину, которая может быть в несколько раз больше диаметра трубы.

3. Расчет:

• Переход не требует сложных расчетов при выборе.
• Конфузор (диффузор) требует тщательных расчетов для оптимизации изменения скорости потока.

Важно:

• Перед заменой конфузора (диффузора) переходом необходимо проконсультироваться с специалистом.
• Не используйте переход в системах, где требуется плавное изменение скорости потока.
• Соблюдайте правила монтажа и эксплуатации трубопроводной арматуры.

Расчет изменения скорости и давления при использовании конфузора/диффузора и перехода в тепловых сетях

Задача:

Сравнить показатели изменения скорости и давления при использовании конфузора/диффузора и перехода для тепловых сетей, где:

• Диаметр трубы: 800 мм
• Диаметр запорной арматуры: 500 мм

1. Расчет для конфузора/диффузора:

Конфузор:

• Входной диаметр: 800 мм
• Выходной диаметр: 500 мм
• Площадь входного сечения: S1 = π * (D1/2)^2 = π * (800/2)^2 = 502656.25 мм^2
• Площадь выходного сечения: S2 = π * (D2/2)^2 = π * (500/2)^2 = 196350.00 мм^2
• Соотношение площадей: K = S2/S1 = 196350.00 / 502656.25 ≈ 0.391

Согласно формуле Бернулли:

• Скорость потока на выходе: V2 = V1 * √K = V1 * √0.391 ≈ 0.63 V1

Где:

• V1 — скорость потока на входе
• V2 — скорость потока на выходе

Потери давления:

• ΔP = ρ * V^2 * (1 — K^2) / 2
• ρ — плотность воды (≈ 1000 кг/м^3)
• V — скорость потока

Диффузор:

• Входной диаметр: 500 мм
• Выходной диаметр: 800 мм
• Площадь входного сечения: S1 = π * (D1/2)^2 = π * (500/2)^2 = 196350.00 мм^2
• Площадь выходного сечения: S2 = π * (D2/2)^2 = π * (800/2)^2 = 502656.25 мм^2
• Соотношение площадей: K = S2/S1 = 502656.25 / 196350.00 ≈ 2.56

Согласно формуле Бернулли:

• Скорость потока на выходе: V2 = V1 * √K = V1 * √2.56 ≈ 1.61 V1

Потери давления:

• ΔP = ρ * V^2 * (1 — K^-2) / 2
• ρ — плотность воды (≈ 1000 кг/м^3)
• V — скорость потока

2. Расчет для перехода:

Входной диаметр: 800 мм Выходной диаметр: 500 мм

Согласно формуле Бернулли:

• Скорость потока на выходе: V2 = V1 * √(D1/D2)^2 = V1 * √(800/500)^2 = V1 * 1.6 ≈ 1.6 V1

Потери давления:

• ΔP = ρ * V^2 * (1 — (D2/D1)^2) / 2
• ρ — плотность воды (≈ 1000 кг/м^3)
• V — скорость потока

Сравнение: скорости потока одинаковые.

Расчет геометрических размеров:

• Для конфузора:
  • Длина (L): L = (D1 — D2) / tan(α)
  • Угол расширения (α): α = arctg((D1 — D2) / 2L)
• Для диффузора:
  • Длина (L): L = (D2 — D1) / tan(α)
  • Угол сужения (α): α = arctg((D2 — D1) / 2L)

Пример расчета:

Задача:

Рассчитать конфузор для тепловой сети со следующими параметрами:

• Диаметр входного сечения (D1): 800 мм
• Диаметр выходного сечения (D2): 500 мм
• Расход жидкости (Q): 55.56 м^3/ч
• Плотность жидкости (ρ): 1000 кг/м^3
• Коэффициент вязкости жидкости (μ): 0.001 Pa·s

1. Определение исходных данных:

• D1 = 800 мм
• D2 = 500 мм
• Q = 55.56 м^3/ч
• ρ = 1000 кг/м^3
• μ = 0.001 Pa·s

2. Выбор типа конфузора:

• В данном случае рекомендуется использовать конфузор с углом расширения α = 15°.

3. Расчет геометрических размеров:

• Длина (L): L = (D1 — D2) / tan(α) = (800 мм — 500 мм) / tan(15°) ≈ 1225 мм
• Угол расширения (α): α = 15°

4. Расчет скорости потока:

• Скорость потока на входе (V1): V1 = Q / (π * (D1^2 / 4)) = 55.56 м^3/ч / (π * (0.8 м)^2 / 4) ≈ 1.79 м/с
• Скорость потока на выходе (V2): V2 = Q / (π * (D2^2 / 4)) = 55.56 м^3/ч / (π * (0.5 м)^2 / 4) ≈ 4.48 м/с

5. Расчет потерь давления:

• Потери давления (ΔP): ΔP = ρ * V^2 * (1 — (D2/D1)^2) / 2 = 1000 кг/м^3 * (4.48 м/с)^2 * (1 — (500 мм / 800 мм)^2) / 2 ≈ 10000 Па

6. Проверка расчета:

• Полученные значения скорости потока (V1 = 1.79 м/с, V2 = 4.48 м/с) и потерь давления (ΔP = 10000 Па) находятся в допустимых пределах.

Вывод:

• В данном случае использование конфузора с углом расширения α = 15° позволяет плавно изменить скорость потока с 1.79 м/с до 4.48 м/с, при этом потери давления не превышают 10000 Па.

Важно:

• Данный пример является простым и не учитывает все факторы, которые необходимо учитывать при расчете конфузора/диффузора.

Заключение:

В этой статье мы рассмотрели принципы работы конфузоров и диффузоров, а также их применение в тепловых сетях. Конфузоры и диффузоры — это важные элементы тепловых сетей, которые играют важную роль в обеспечении бесперебойной и эффективной работы системы.

Надеюсь, эта статья помогла вам разобраться в работе конфузоров и диффузоров в тепловых сетях.

Поделиться ссылкой: