Дроссельная шайба: применение и особенности

Дроссельные шайбы широко используются в системах теплоснабжения для регулирования расхода и давления теплоносителя. Рассмотрим подробнее их устройство, принцип действия и особенности применения.

Назначение дроссельных шайб

Основное назначение дроссельной шайбы - ограничение расхода рабочей среды в трубопроводе за счет локального увеличения гидравлического сопротивления. Шайбы применяются:

• Для выравнивания расхода теплоносителя по параллельным участкам тепловой сети
• Для регулирования давления и расхода в системах горячего водоснабжения
• Для устранения гидравлических ударов в трубопроводах
• В качестве расходомерного устройства при условии специальной обработки кромки отверстия

Устанавливая шайбы для трубопровода в нужных местах гидравлической системы, можно оптимизировать ее работу, снизить энергозатраты и избежать аварийных ситуаций.

Конструкция и разновидности

Дроссельная шайба представляет собой металлический диск с отверстием в центре. Условно можно выделить два основных типа шайб:

1. С постоянным проходным сечением
2. С регулируемым проходным сечением

Первые изготавливаются строго под конкретные параметры системы и не допускают регулировки без замены шайбы. Шайбы со смещаемыми штоками позволяют плавно менять расход шайбы дроссельной прямо в процессе эксплуатации.

Дроссельные шайбы выпускаются различных типоразмеров в соответствии с ГОСТ или изготавливаются по индивидуальному заказу с заданными параметрами.

Материал изготовления: сталь 09Г2С, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т. Для повышения коррозионной стойкости шайбы могут поставляться с антикоррозионным цинковым или полимерным покрытием.

Принцип работы и установка

Принцип действия шайбы дроссельной для трубопровода основан на эффекте Вентури – увеличении скорости потока жидкости или газа при прохождении через сужение.

При установке между двумя фланцами шайба локально уменьшает проходное сечение трубы, за счет чего:

• Повышается скорость потока в зоне сужения
• Снижается давление после шайбы
• Увеличиваются гидравлические потери

Copy code

Таким образом шайба ограничивает расход и сбрасывает избыточное давление. Правильный выбор диаметра отверстия по результатам гидравлического расчета обеспечивает требуемые параметры потока.

Расчет дроссельных шайб

Расчет размеров дроссельной шайбы и диаметра отверстия осуществляется по специальным формулам с учетом параметров конкретной гидравлической системы. Рассмотрим основные этапы.

Определение исходных данных

Для расчета необходима следующая информация:

• Расход теплоносителя G, м3/ч или т/ч
• Температура и давление теплоносителя на входе
• Потери напора в трубопроводе ∆Н, м.вод.ст.

Данные берутся из проекта системы или определяются экспериментально.

Расчет диаметра отверстия шайбы

Диаметр отверстия D рассчитывается по формуле:

где:

• G - расход теплоносителя, м3/ч или т/ч
• ΔН - перепад давления, м.вод.ст.
• С - коэффициент расхода (0,82-0,86)

Результат округляется до ближайшего стандартного диаметра отверстия.

Определение размеров шайбы

Исходя из диаметра отверстия D, рассчитываются габаритные размеры самой дроссельной шайбы:

• Наружный диаметр шайбы принимается равным Дн = (1,5 - 2)*D
• Толщина шайбы δ выбирается из ряда: 3, 4, 5, 6, 8, 10 мм в зависимости от Дн

Также учитываются параметры фланцевого соединения, между которыми будет монтироваться шайба.

Подбор материала шайбы

Материал шайбы подбирается с учетом рабочих параметров системы:

• Температура
• Давление
• Агрессивность среды
• Требования к прочности

Чаще всего применяются конструкционные и нержавеющие стали марок 09Г2С, 20, 12Х18Н10Т.

Конструктивные особенности

В конструкции шайбы предусматривают:

• Фаску для плавного входа потока
• Канавку под уплотнительную прокладку
• Хвостовик и отверстия под пломбировку

Для удобства эксплуатации могут применяться регулируемые шайбы со штоками.

Установка дроссельных шайб

Монтаж шайб осуществляется в специальных узлах трубопровода - между двумя фланцами, гайками или сварными патрубками. При этом нужно обеспечить герметичность и плотность соединения.

Расположение шайб на трубопроводе выбирается в соответствии с гидравлическим расчетом с учетом потерь напора, требуемых расходов и давлений.

Эксплуатация шайб

В процессе длительной работы дроссельные шайбы подвержены коррозии, засорению отверстия, потере герметичности из-за износа уплотнений.

Для обеспечения бесперебойной работы требуется:

• Периодические осмотры
• Промывка и чистка отверстий
• Своевременная замена шайб

Достоинства и недостатки

К достоинствам шайб можно отнести:

• Простота конструкции и обслуживания
• Надежность
• Низкая стоимость

Достоинства и недостатки

К недостаткам можно отнести:

• Невозможность плавной регулировки расхода
• Необходимость полной замены шайбы при изменении параметров системы
• Риск засорения отверстия и потери герметичности

Области применения

Дроссельные шайбы наиболее широко используются:

• В системах теплоснабжения зданий
• На тепловых сетях районов и городов
• Во внутрицеховых сетях промышленных предприятий
• В системах горячего водоснабжения

Также возможно применение дроссельных шайб в системах газоснабжения, вентиляции, кондиционирования, пневмотранспорта и др. Совершенствование дроссельных шайб идет по пути создания более технологичных в изготовлении и удобных в эксплуатации конструкций. Основные направления: