В чем заключается принцип работы паровых котлов

Бытовые греющие приборы, функционирующие на сжиженном или природном газе, не требуют от хозяев постоянного внимания и контроля. Эту задачу выполняет автоматика для газовых котлов отопления.

История создания

Первенство создания реле спорно. Некоторые утверждают, что впервые это устройство было сконструировано в 1830—1832 гг. русским ученым Шиллингом П.Л. и являлось основным элементом вызывающего механизма в разработанном им же варианте телеграфа.

Другие научные историки приписывают первенство изобретения известному физику Дж. Генри, который в 1835 г. разработал контактное реле во время усовершенствования созданного им в 1831 году телеграфного аппарата. Первый соленоид работал по принципу электромагнитной индукции и был некоммутационным устройством.

История создания

Первое реле Дж. Генри

Реле, в качестве самостоятельного устройства, впервые упоминается в патенте на телеграф, выданном Самуэлю Морозе.

Первое реле Морзе

История создания

Как видим, первой сферой применения этого коммутационного устройства был телеграф и только позднее с развитием техники он стал применяться в электрическом и электронном оборудовании.

Патентный обзор

Вакуум-выпарная установка для растительных масел, в соответствии с патентом № 2288256 автора Щепкина И.В. и соавторов, относится к пищевой промышленности, а именно к масложировой отрасли. Вакуум-выпарная установка для растительных масел состоит из вакуум-аппарата, конденсатора и вакуум-насоса. Устройство отличается тем, что вакуум-аппарат представляет собой горизонтальный сосуд, выполненный из непрерывной трубы в форме нескольких сопряженных друг с другом одинаковых сегментов цилиндров с большим сегментом цилиндра, соединенной с контуром циркуляции теплоносителя. При этом по оси большого сегмента цилиндра размещены с возможностью вращения в различные стороны валы, к которым крепятся змееподобные перфорированные лопасти. Изобретение позволяет снизить температуру нагрева масла и увеличить поверхность испарения.

Известен выпарной аппарат, представленный патентом № 2288018, который относится к области химической технологии и может быть использован для концентрирования растворов и суспензий с получением технологического пара либо для низкотемпературного концентрирования растворов и суспензий в условиях разрежения с получением чистого конденсата. Выпарной аппарат содержит вертикальный или наклонный корпус, выполненный из термопластичного материала, и имеет сотовую ячеистую структуру. Корпус аппарата выполнен многосекционным с возможностью последовательного перемещения упариваемой жидкости из секции в секцию с многократной циркуляцией жидкости внутри каждой секции. Выпаривание осуществляется при «снарядном» или восходящем тонкопленочном кипении жидкости. Большое количество внутренних перегородок обеспечивает развитую удельную поверхность теплообмена и высокую прочность аппарата на воздействие внешнего или внутреннего давления при малой толщине перегородок. Изобретение позволяет повысить устойчивость выпарного аппарата к изменению режима работы.

Технико-экономическое обоснование темы проекта

Котлы с газовым обогревом стенки варочного сосуда имеют преимущество перед электрическими, так как они более дешевые за счет более дешевого топлива — газа. Единица теплоты, полученная в результате сжигания газа, в 7…13 раз дешевле Ботов М.И. Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания: учебник для нач. проф. Образования /М.И. Ботов, В.Д. Елхина, О.М. Голованов. — 2-е изд., испр. — М..: Издательский центр «Академия», 2006. — С. 272.. , чем при использовании электрической энергии. При вместимости газового котла 250 л, продолжительность разогрева 60 мин, расход газа в период разогрева 4,2 м3/ч, что соответствует мощности тэнов (в камере сгорания) 46,6 кВт.

В то же время мощность тэнов котлов электрических равна 30 кВт при таком же объеме варочного сосуда и времени нагрева, что и у котла КПГСМ-250. Столь высокая мощность топки газового котла объясняется его более низким КПД по сравнению с КПД котлов с электронагревом. КПД котла КПГСМ-250 составляет 60 — 65 %.

Такое низкое значение КПД объясняется большими потерями тепла с уходящими газами. В режиме варки расход газа составляет 0,7 м3/ч, что соответствует мощности тэнов 7,7 кВт. Однако стоимость единицы теплоты, вырабатываемой на газе гораздо дешевле, что перекрывает расходы.

Читайте также:  Делаем отопительный щиток из кирпича для железной печи своими руками

Задачи проекта по теме «Модернизация котла газового секционного модульного КПГСМ-60»

Заданием предусмотрено модернизировать котел газовый секционный модульный КПГСМ-60. Разработка проекта позволила усовершенствовать пружинное устройство системы фиксации крышки и зажимного устройства и реализовать конструкцию конусной части котла с фиксацией вертикального положения упором (разрез Г-Г).

Промышленное отопительное оборудование

Промышленные газовые водогрейные котлы, благодаря постоянной модернизации, обладают следующими преимуществами:

  • Значительно увеличился срок безремонтной эксплуатации.
  • Существенно сократились эксплуатационные расходы на текущее обслуживание котельного оборудования.
  • Увеличилась производительность работы оборудования.
  • Повысилась экономичность котельного оборудования, благодаря возможности автоматического контроля и регулировки нагрузки устройства согласно температуре воздуха.
  • Значительно повысилась надежность промышленного котла.
  • Имеются комфортные условия для работы оператора за счет инновационной автоматики, которая выполнена на базе микропроцессорных схем.
Промышленное отопительное оборудование

Технические характеристики

Марка котла КВа КВа 0,4 КВа 0,5 КВа 0,6 КВа 0,8 КВа 1,0 КВа 1,1
Теплопроизводительность, МВт(Гкал/ч) 0,4 (0,34) 0,5 (0,43) 0,6 (0,5) 0,8 (0,7) 1,0 (0,86) 1,1 (0,95)
КПД котла, не менее, % 91 91 91 91 91 91
Температура уходящих газов не более 2200С
Длина, мм 2500 2800 2800 2850 3400 3400
Ширина, мм 1200 1300 1400 1800 1800 1800
Высота, мм 1900 1800 1900 1950 1950 1950

Выводы и полезное видео по теме

Подробное описание принципа работы автоматики, предназначенной для газового котла. Интересные особенности и нюансы контролирующего оборудования:

Как работает автоматика газового отопительного котла. Наглядная демонстрация процесса розжига газового агрегата:

Подробное описание одной из самых популярных моделей автоматики, предназначенной для управления и регулировки газового котла:

Газовая отопительная система, управляемая автоматикой, представляет собой практичный и экономически выгодный вариант домашнего греющего оборудования.

Механический контролер отличается невысокой ценой, надежностью и элементарным способом управления. Электронная панель стоит дороже, но имеет расширенный функционал, позволяющий создавать в помещении максимально комфортные условия.

Приобретать мини-агрегаты лучше в фирменных магазинах, где продается сертифицированный товар, соответствующий всем требованиям, предъявляемым к элементам греющих систем, работающих на газе.

Вам известны тонкости работы автоматики газового оборудования, не отмеченные в статье? Возникли вопросы в ходе ознакомления с материалом? Пишите, пожалуйста, комментарии, делитесь собственным мнением и фотоснимками по теме статьи.

Паровое отопление

Главная / Санитарно-технические устройства зданий / Отопление / Паровое отопление

Принципиальная схема парового отопления низкого давления, показанная на рисунке ниже положение – а, состоит из котла, нагревательного прибора и связывающего их трубопровода. Пар, образующийся в котле, поступает в нагревательный прибор, отдает в нем теплоту испарения отапливаемому помещению, конденсируясь в воду, которая возвращается «самотеком» в котел для последующего парообразования.

Труба, по которой идет пар к прибору, называется паровой, а труба, по которой из прибора возвращается в котел конденсационная вода, — конденсационной.

При действии системы уровни воды в котле и в конденсационной трубе у прибора будут отличаться на величину H, равную давлению пара в котле (в м).

После перерыва при подаче пара в систему воздух должен быть удален из труб и приборов, так как он является помехой движению пара по трубам и ухудшает теплоотдачу нагревательных приборов.

На схеме показано вертикальное ответвление трубы с открытым концом, сделанное выше уровня, занимаемого конденсационной водой при работе котла.

Этим обеспечивается постоянное сообщение системы с атмосферой — ввод (засасывание) воздуха в систему при перерыве в работе и вывод (выдавливание) воздуха при возобновлении ее действия.

Совет

Системе парового отопления, построенной по такой схеме, с самотечным возвратом конденсационной воды в котел присущ органический недостаток — почти полное тепловое бездействие нагревательных приборов в случае их установки ниже уровня конденсационной воды в трубопроводах. Такие приборы будут заполнены не паром, а остывшей конденсационной водой.

Помещения, находящиеся на одной отметке с котельной, невозможно отапливать затопленными водой приборами системы парового отопления, построенной по самотечной схеме. Поскольку паровое отопление устраивается обычно в бесподвальных зданиях промышленного характера, то поэтому самотечные схемы на практике не применяются.

Читайте также:  Дизельный котел отопления для дома — реальный расход топлива

Исключением могут служить редкие случаи устройства самотечного парового отопления в зданиях с неотапливаемым подвалом, где располагается котельная установка.

Паровое отопление низкого давления (до 0,7 ати) устраивается обычно только по разомкнутой схеме (рисунке ниже положение – б) с перекачкой конденсационной воды из бака в котел центробежным насосом. Устройство системы при этом несколько усложняется. В нее вводится конденсационный бак и центробежный насос с электродвигателем (это оборудование устанавливается в котельной).

Принципиальная схема парового отопления низкого давления

Паровое отопление

а — с самотечным возвратом конденсационной воды в котел; б — с перекачкой конденсационной воды в котел (разомкнутая схема); в — то же, при расположении котельной вне здания; 1 — котел; 2 — конденсатоотводчик; 3 — конденсационный бак; 4 — центробежный насос; 5 — коллектор парораспределитель; 6 — труба для удаления воздуха; 7 — обратный клапан.

Кроме этого, на конденсационном трубопроводе устанавливается конденсатоотводчик (конденсационный горшок), пропускающий воду и воздух, но задерживающий пар до его полной конденсации (на рисунке ниже).

Конденсатоотводчик термостатический

«Санитарно-технические устройства зданий»,

Сильфон в конденсатоотводчике термического типа

В конденсатоотводчике термического типа находится герметическая цилиндрическая коробка с волнистыми стенками (сильфон), к которой прикреплен конусный клапан. Сильфон заполнен этиловым спиртом.

При входе пара в конденсатоотводчик спирт нагревается и испаряется.

Повышенное давление паров спирта удлиняет сильфон, клапан которого закрывает входное отверстие, открывающееся вновь только при охлаждении конденсата до 80 — 85° С, когда сокращается высота…

Достоинство парового отопления

Достоинство парового отопления заключается в его относительной дешевизне, так как при одинаковой тепловой мощности диаметры труб и поверхность нагрева приборов системы парового отопления оказываются меньшими, чем при водяном отоплении. Кроме того, паровое отопление имеет в сравнении с водяным малую тепловую инерцию, что позволяет быстро изменять температуру воздуха в помещениях, периодически заполняемых людьми (зрительные залы и…

Как правильно рассчитать паровую систему

Остановив свой выбор на паровой системе, предстоит составить проект ее расположения в здании и выполнить предварительные вычисления.

Есть два варианта:

  • произвести расчет основных компонентов парового отопления своими силами;
  • обратиться за помощью к профессионалу – проектировщику.

Второй способ решения этого вопроса наиболее предпочтительный. Ведь только специалист, имея за плечами не один, удачно реализованный, проект по обустройству отопительной системы, способен учесть все пожелания владельца, не забыв о нормативных требованиях.

Если нет возможности и желания обращаться к проектировщику, можно приступить к самостоятельному расчету системы отопления паром. Можно использовать нормативы и полезные рекомендации из специальной литературы, например, из справочника проектировщика.

Для расчета предстоит взять план своего дома и посчитать площадь, которую требуется отопить. Затем обозначить места расположения радиаторов отопления.

Радиаторы подбирают в зависимости от требуемой мощности. Причем, важно учитывать технические характеристики понравившегося прибора – он должен выдерживать нагрузку при работе с паром.

Чугунные радиаторы лучше не использовать в устройстве парового отопления редко посещаемой дачи. Постояв холодными длительное время, они могут не справиться с резким нагревом и лопнуть

Сравнительный обзор разных радиаторов отопления и рекомендации по их выбору приведены в этой статье.

Рассчитывать длину паро- и трубопровода для конденсата лучше всего, находясь в самом помещении. Так удобнее планировать высоту их прокладки и места установки радиаторов, если они понадобятся.

Для парового отопления можно использовать металлические трубы из оцинкованной стали или меди

Подсчитав нужное количество погонных метров трубы, не стоит забывать о паровой арматуре – вентилях, тройниках, при необходимости – конденсатоотводчиках, насосе.

Для определения мощности парового котла потребуется вычислить объем всех отапливаемых помещений и умножить эту цифру на показатель требуемого количества энергии для обогрева 1 м3. Этот показатель зависит от региона проживания. Так, для европейской части показатель составляет 40 Вт.

Читайте также:  12 лучших фирм-производителей водонагревателей

Можно подсчитать мощность котла для 3-х комнатного дома с высотой потолков 2,6 м.

Сначала надо вычислить площадь отдельных помещений:

  • 1-я комната: 5*2,95=14,75 м2;
  • 2-я комната: 3*2,45=7,35 м2;
  • 3-я комната: 2*5,4=10,8 м2.

Затем предстоит вычислить объем всего дома: 14,75*2,6+7,35*2,6+10,8*2,6= 38,09+19,11+28,08= 57,02 м3.

Теперь полученный объем надо умножить на потребности в тепле: 57,02*40 Вт=2288 Вт. К полученному значению надо добавить запас мощности не менее 20%: 2288*1,2=2745,6 Вт или около 3 кВт.

Второй вариант определения мощности – по площади. Условно принимается, что для отопления каждых 10 м2 требуется 1 кВт мощности котла + 30% запаса, если высота потолков не превышает допустимый уровень до 2,7 м.

Причем, нужно покупать агрегат на 20-30% превышающий вычисленный размер мощности. На практике специалисты советуют брать котел не менее, чем на 30% мощнее, чтобы он не работал на предел своих сил.

Использовать для парового отопления можно только сертифицированный агрегат. Брать самопальный котел весьма опасно – можно серьезно пострадать при его взрыве

Выбирать паровой котел следует от проверенного производителя. Агрегат должен иметь сертификат качества и гарантию завода, его выпустившего. Паровой котел обязательно оснащают предохранительным клапаном. Также, потребуются приборы контроля температуры и давления и редуктор для нормализации давления, если это потребуется.

Водотрубные агрегаты

Другая схема парового котла – с водотрубным спиралевидным теплообменником. Здесь дымовые газы тоже делают несколько ходов, перед тем как покинуть агрегат. Горелочное устройство помещено по центру, внутри змеевика с водой. При такой организации нагрева парообразование в змеевике происходит достаточно быстро и производительность установки в целом выше. Но тут кроется и недостаток: малейшая задержка с подпиткой змеевика вызовет прогорание труб и аварийную ситуацию. Жаротрубные схемы лишены этого недостатка, но они более инерционны и обладают большими габаритами.

Отдельно следует отметить требования к качеству подпиточной воды. Технология процесса и устройство паровых котлов таковы, что она должна пройти несколько этапов подготовки:

  • Очистка и доведение до питьевого качества.
  • Обессоливание химическим способом.
  • Удаление пузырьков воздуха термическим либо химическим способом (деаэрация).
Водотрубные агрегаты

Примечание: при выборе деаэрации термическим способом одновременно решается вопрос с подогревом питательной воды, поскольку в деаэраторе она нагревается до 70-80 ºС

Невзирая на мероприятия по водоподготовке, паровой котел требует периодической очистки от накипи, которая все равно появляется на поверхностях обмена. Операция носит название «продувка», производится различными способами и заключается в промывке труб теплообменника под давлением.

Паровой котел — принцип работы

Принцип работы водотрубных паровых котлов подразумевает передвижение воды по трубам. Нагревается вода в результате воздействия на трубы внешних дымовых газов. За счет такого воздействия вода и доходит до состояния кипения.

Котельное паровое оборудование классифицируют в зависимости от движения в них воды и пара. Так, существуют котлы с естественной и принудительной циркуляцией. Принудительная циркуляция подразумевает движение теплоносителей под воздействием специально предназначенных для этого насосов. Паровые котлы с естественной циркуляцией работают в результате перепада плотностей пара и воды.

В целом работа парового котла всегда примерно одинакова. Заключается она в следующем: вода подготавливается в деаэраторе, после чего при помощи насоса подается в систему экономайзера воды, где и происходит нагрев воды в результате уходящих газов. Далее вода движется в верхний барабан и смешивается с водой котла. Часть нагретой воды котла поступает в нижний барабан по кипятильному трубопроводу. Здесь образуется так называемая пароводяная смесь. В результате эта смесь по подъемному трубопроводу поднимается в верхний барабан.

Пар, который образуется в испарителях, далее проходит через так называемые паросепараторы, которые являются обязательной составляющей жаротрубных паровых котлов. Здесь из пара и выделяются капельки влаги. После того как пар становится сухим, он поступает к перегревателю по паропроводу. Здесь пар и нагревается до необходимых температур.