Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах. Циркуляционный контур котла

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

При построении автономного отопления дома важно правильно продумать и выполнить обвязку газовых, твёрдотопливных и электрических котлов. Давайте рассмотрим возможные схемы и элементы обвязки, поговорим о классических, аварийных и специфических контурах, а также об основном оборудовании этих схем.

Основные принципы выполнения обвязки котла любой конструкции — это безопасность и эффективность, а также максимальный ресурс всех элементов отопительной системы. Рассмотрим различные варианты организации отопления, чтобы при индивидуальном строительстве принять взвешенное и наиболее подходящее для конкретного случая решение.

Подсоединение котла к источникам питания Если котёл работает на газовом топливе, то к нему нужно организовать подачу газа. При магистральном газоснабжении это должен сделать работник газовой службы. Если отопление от баллонов, нужно заключить договор аренды с Газтехнадзором, а монтаж поручить компании, имеющей разрешение на данный вид работ. Все работы, связанные с газом, потенциально опасны и это не тот момент, когда стоит экономить и выполнять работу своими руками. При использовании баллонного газа обязательно используется редуктор, объединяющий группу баллонов Электрокотёл нужно присоединить к сети. Котёл и клеммная коробка должны быть заземлены, все соединения выполняются медной проводкой с сечением не меньше указанного в техническом паспорте к оборудованию. Котёл на твёрдом топливе всегда автономен и требует только присоединения труб отопления и горячего водоснабжения. Подключения к электрическим цепям питания требуют только блоки автоматического управления, если они задействованы.

Одно- и двухконтурные котлы Одноконтурные котлы предназначены в первую очередь для отопления. Через них проходит только один контур, включающий автоматику, разводку труб и радиаторы. В контур может быть включён и бойлер косвенного нагрева для подачи горячей воды в смесители рукомойников, душа и ванны. Мощность котла подбирается с соответствующим запасом по мощности. Целесообразность такого подключения в большинстве случаев несколько сомнительна, так как нарушает стабильность функционирования системы отопления внезапным отбором тепла. Проблему можно решить, оборудовав контур сложной системой управления, которая в некоторых моделях может идти в комплекте с котлом. В двухконтурном котле горячее водоснабжение, наряду с отоплением, входит в функции котла и составляет один из двух его контуров циркуляции. Более стабильная работа обеих систем осуществляется при работе котлов, оборудованных двумя отдельными теплообменниками для двух контуров. Особенность системы: отсутствие бака-накопителя горячей воды.

Схема обвязки котла при естественной циркуляции Естественная циркуляция основана на законах физики — температурном расширении теплоносителя и гравитации, поэтому обвязка котла не включает напорное оборудование. Чтобы вода в контуре совершала непрерывное движение, нужно соблюсти несколько правил. Котёл должен находиться в самой низкой точке дома, желательно в подвале или в специально оборудованном приямке. Трубопровод от верхней точки к радиаторам отопления, и от них в «обратку» должен быть выполнен с уклоном не менее 0,5° для снижения гидравлического сопротивления системы. Диаметр труб разводки отопления должен обеспечивать скорость воды не ниже 0,1 м/с и не выше 0,25 м/с. Такие значения нужно принимать предварительно и проверять расчётом, исходя из разницы температур на входе и выходе (градиент) и разницы высоты по осям котла и радиаторов (не менее 0,5 м). Гравитационные контуры котла могут быть открытого и закрытого типов. В первом случае в самой высокой точке системы (на чердаке или крыше) устанавливают расширительный бак открытого типа, он же выступает в роли воздухоотводчика. Закрытая система оборудуется мембранным баком, расположенным на одном уровне с котлом. Так как закрытая система не имеет прямого контакта с атмосферой, она должна быть укомплектована группой безопасности (манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик). Располагается группа таким образом, чтобы воздушный клапан находился в наивысшей точке контура. Системы с естественной циркуляцией являются независимыми от электропитания и наиболее распространены там, где электросети отсутствуют или работают ненадёжно.

Схема обвязки котла при принудительной циркуляции Побудителем движения воды в контуре с принудительной циркуляцией является циркуляционный насос. Схемы также могут быть открытыми (с расширительным баком открытого типа) и закрытыми (с мембранным баком и группой безопасности). Циркуляционный насос, как правило, устанавливают в месте, где температура воды имеет самое низкое значение — на её входе в котёл, и монтируют на той же площадке. Выбор насоса осуществляется на основании расчёта отопления, показывающего необходимый расход теплоносителя, и характеристик котла. Регулирование расхода теплоносителя осуществляется на основании температуры обратной воды по импульсу от установленного на входе в котёл датчика.

Одно- и двухтрубная разводка системы отопления Однотрубная система широко распространена в многоквартирных домах старой застройки. Температура воды от радиатора к радиатору постоянно понижается, что ведёт к неравномерному обеспечению теплом отдельных помещений. В двухтрубной системе теплоноситель распределяется равномерно по всем радиаторам, потерявший температуру, попадает во вторую трубу — «обратку». Таким образом, двухтрубная система обеспечивает дом теплом более равномерно.

Коллекторная схема разводки отопительной системы При большом количестве радиаторов отопления, расположенных на разных этажах, или при подключении «тёплого пола», лучшей схемой разводки является коллекторная. В контуре котла устанавливают минимум два коллектора: на подаче воды — раздающий, и на «обратке» — собирающий. Коллектор представляет собой отрезок трубы, в который врезаются отводы с вентилями для возможности регулирования отдельных групп. Коллекторную разводку называют также лучевой, так как трубы лучами могут расходиться в разные стороны по всему дому. Такая схема в современных домах одна из наиболее распространённых и считается практичной.

Первично-вторичные кольца Для котлов мощностью от 50 кВт или группы котлов, которые предназначены для отопления и горячего водоснабжения домов большой площади, применяется схема первично-вторичных колец. Первичное кольцо составляют котлы — генераторы тепла, вторичные кольца — потребители тепла. Причём потребители могут устанавливаться на прямой ветви и быть высокотемпературными, или на обратной — и называться низкотемпературными. Для того чтобы в системе не было гидравлических перекосов и для разделения контуров, между первичным и вторичными кольцами циркуляции устанавливают гидроразделитель (стрелку). Он же защищает теплообменник котла от гидравлических ударов. Если дом большой, то после разделителя устраивают коллектор (гребёнку). Чтобы система работала, нужно произвести расчёт диаметра стрелки. Выбор диаметра осуществляется на основании максимальной производительности (протока) воды и скорости потока (не выше 0,2 м/с) или как производная от мощности котла с учётом градиента температур (рекомендованное значение t — 10 °С).

Аварийные контуры В системах принудительной циркуляции насосы зависят от электропитания, которое может отключиться. Чтобы не произошёл перегрев котла, способный вывести оборудование из строя или даже привести к разгерметизации, котлы снабжают аварийными системами. Первый вариант. Источник бесперебойного питания или генератор, которые будут питать циркуляционные насосы. По эффективности такой способ один из наиболее оптимальных. Второй вариант. Обустраивается малое резервное кольцо, работающее по гравитационному принципу. При отключении циркуляционного насоса в систему включается контур с естественной циркуляцией, обеспечивая сброс тепла теплоносителя. Полноценного отопления дополнительный контур обеспечить не может. Третий вариант. При строительстве закладываются два полноценных контура, один работает по гравитационному принципу, второй с помощью насосов. Системы должны иметь возможность тепломассообмена на аварийный период. Четвертый способ. Если водоснабжение централизованное, то при отключении насосов холодную воду подают в контуры отопления через специальную трубу с запорным вентилем (перемычку между системами водоснабжения и отопления).

myremdom.ru

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

При построении автономного отопления дома важно правильно продумать и выполнить обвязку газовых, твёрдотопливных и электрических котлов. Давайте рассмотрим возможные схемы и элементы обвязки, поговорим о классических, аварийных и специфических контурах, а также об основном оборудовании этих схем.

Основные принципы выполнения обвязки котла любой конструкции — это безопасность и эффективность, а также максимальный ресурс всех элементов отопительной системы. Рассмотрим различные варианты организации отопления, чтобы при индивидуальном строительстве принять взвешенное и наиболее подходящее для конкретного случая решение.

Подсоединение котла к источникам питания

Если котёл работает на газовом топливе, то к нему нужно организовать подачу газа. При магистральном газоснабжении это должен сделать работник газовой службы. Если отопление от баллонов, нужно заключить договор аренды с Газтехнадзором, а монтаж поручить компании, имеющей разрешение на данный вид работ. Все работы, связанные с газом, потенциально опасны и это не тот момент, когда стоит экономить и выполнять работу своими руками.

1. Подача отопления. 2. Горячая вода для бытовых нужд. 3. Газ. 4. Холодная вода к контуру ГВС. 5. Обратка отопления

При использовании баллонного газа обязательно используется редуктор, объединяющий группу баллонов

Электрокотёл нужно присоединить к сети. Котёл и клеммная коробка должны быть заземлены, все соединения выполняются медной проводкой с сечением не меньше указанного в техническом паспорте к оборудованию.

Котёл на твёрдом топливе всегда автономен и требует только присоединения труб отопления и горячего водоснабжения. Подключения к электрическим цепям питания требуют только блоки автоматического управления, если они задействованы.

Одно- и двухконтурные котлы

Одноконтурные котлы предназначены в первую очередь для отопления. Через них проходит только один контур, включающий автоматику, разводку труб и радиаторы. В контур может быть включён и бойлер косвенного нагрева для подачи горячей воды в смесители рукомойников, душа и ванны. Мощность котла подбирается с соответствующим запасом по мощности. Целесообразность такого подключения в большинстве случаев несколько сомнительна, так как нарушает стабильность функционирования системы отопления внезапным отбором тепла. Проблему можно решить, оборудовав контур сложной системой управления, которая в некоторых моделях может идти в комплекте с котлом.

Одноконтурный котёл с бойлером косвенного нагрева: 1. Котел. 2. Обвязка котла. 3. Радиатор. 4. Бойлер косвенного нагрева. 5. Ввод холодной воды

В двухконтурном котле горячее водоснабжение, наряду с отоплением, входит в функции котла и составляет один из двух его контуров циркуляции. Более стабильная работа обеих систем осуществляется при работе котлов, оборудованных двумя отдельными теплообменниками для двух контуров. Особенность системы: отсутствие бака-накопителя горячей воды.

Подключение двухконтурного котла: 1. Котел. 2. Обвязка котла отопления. 3. Отопительный контур. 4. Ввод холодной воды

Схема обвязки котла при естественной циркуляции

Естественная циркуляция основана на законах физики — температурном расширении теплоносителя и гравитации, поэтому обвязка котла не включает напорное оборудование.

Чтобы вода в контуре совершала непрерывное движение, нужно соблюсти несколько правил.

Котёл должен находиться в самой низкой точке дома, желательно в подвале или в специально оборудованном приямке.

Трубопровод от верхней точки к радиаторам отопления, и от них в «обратку» должен быть выполнен с уклоном не менее 0,5° для снижения гидравлического сопротивления системы.

Отопление с естественной циркуляцией. H — разница уровней линий подачи и обратки, определяет напор в контуре отопления

Диаметр труб разводки отопления должен обеспечивать скорость воды не ниже 0,1 м/с и не выше 0,25 м/с. Такие значения нужно принимать предварительно и проверять расчётом, исходя из разницы температур на входе и выходе (градиент) и разницы высоты по осям котла и радиаторов (не менее 0,5 м).

Гравитационные контуры котла могут быть открытого и закрытого типов. В первом случае в самой высокой точке системы (на чердаке или крыше) устанавливают расширительный бак открытого типа, он же выступает в роли воздухоотводчика.

Закрытая система оборудуется мембранным баком, расположенным на одном уровне с котлом. Так как закрытая система не имеет прямого контакта с атмосферой, она должна быть укомплектована группой безопасности (манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик). Располагается группа таким образом, чтобы воздушный клапан находился в наивысшей точке контура.

Системы с естественной циркуляцией являются независимыми от электропитания и наиболее распространены там, где электросети отсутствуют или работают ненадёжно.

Схема обвязки котла при принудительной циркуляции

Побудителем движения воды в контуре с принудительной циркуляцией является циркуляционный насос. Схемы также могут быть открытыми (с расширительным баком открытого типа) и закрытыми (с мембранным баком и группой безопасности).

Циркуляционный насос, как правило, устанавливают в месте, где температура воды имеет самое низкое значение — на её входе в котёл, и монтируют на той же площадке. Выбор насоса осуществляется на основании расчёта отопления, показывающего необходимый расход теплоносителя, и характеристик котла. Регулирование расхода теплоносителя осуществляется на основании температуры обратной воды по импульсу от установленного на входе в котёл датчика.

1. Котёл. 2. Группа безопасности. 3. Расширительный бак. 4. Циркуляционный насос. 5. Радиаторы отопления

Одно- и двухтрубная разводка системы отопления

Однотрубная система широко распространена в многоквартирных домах старой застройки. Температура воды от радиатора к радиатору постоянно понижается, что ведёт к неравномерному обеспечению теплом отдельных помещений. В двухтрубной системе теплоноситель распределяется равномерно по всем радиаторам, потерявший температуру, попадает во вторую трубу — «обратку». Таким образом, двухтрубная система обеспечивает дом теплом более равномерно.

1. Однотрубная схема разводки. 2. Двухтрубная схема разводки

Коллекторная схема разводки отопительной системы

При большом количестве радиаторов отопления, расположенных на разных этажах, или при подключении «тёплого пола», лучшей схемой разводки является коллекторная. В контуре котла устанавливают минимум два коллектора: на подаче воды — раздающий, и на «обратке» — собирающий. Коллектор представляет собой отрезок трубы, в который врезаются отводы с вентилями для возможности регулирования отдельных групп.

Коллекторная группа

Пример подключения контура отопления и системы «тёплый пол» с помощью коллекторной группы

Коллекторную разводку называют также лучевой, так как трубы лучами могут расходиться в разные стороны по всему дому. Такая схема в современных домах одна из наиболее распространённых и считается практичной.

Первично-вторичные кольца

Для котлов мощностью от 50 кВт или группы котлов, которые предназначены для отопления и горячего водоснабжения домов большой площади, применяется схема первично-вторичных колец. Первичное кольцо составляют котлы — генераторы тепла, вторичные кольца — потребители тепла. Причём потребители могут устанавливаться на прямой ветви и быть высокотемпературными, или на обратной — и называться низкотемпературными.

Для того чтобы в системе не было гидравлических перекосов и для разделения контуров, между первичным и вторичными кольцами циркуляции устанавливают гидроразделитель (стрелку). Он же защищает теплообменник котла от гидравлических ударов.

Если дом большой, то после разделителя устраивают коллектор (гребёнку). Чтобы система работала, нужно произвести расчёт диаметра стрелки. Выбор диаметра осуществляется на основании максимальной производительности (протока) воды и скорости потока (не выше 0,2 м/с) или как производная от мощности котла с учётом градиента температур (рекомендованное значение Δt — 10 °С).

Формулы для расчётов:

·      G — максимальный расход, м3/ч;

·      w — скорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с.

·      Р — мощность котла, кВт;

·      w — cкорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с;

·      Δt — градиент температур, °С.

Аварийные контуры

В системах принудительной циркуляции насосы зависят от электропитания, которое может отключиться. Чтобы не произошёл перегрев котла, способный вывести оборудование из строя или даже привести к разгерметизации, котлы снабжают аварийными системами.

Первый вариант. Источник бесперебойного питания или генератор, которые будут питать циркуляционные насосы. По эффективности такой способ один из наиболее оптимальных.

Второй вариант. Обустраивается малое резервное кольцо, работающее по гравитационному принципу. При отключении циркуляционного насоса в систему включается контур с естественной циркуляцией, обеспечивая сброс тепла теплоносителя. Полноценного отопления дополнительный контур обеспечить не может.

Третий вариант. При строительстве закладываются два полноценных контура, один работает по гравитационному принципу, второй с помощью насосов. Системы должны иметь возможность тепломассообмена на аварийный период.

Четвертый способ. Если водоснабжение централизованное, то при отключении насосов холодную воду подают в контуры отопления через специальную трубу с запорным вентилем (перемычку между системами водоснабжения и отопления).

В заключение предлагаем посмотреть видео о правилах расчета однотрубной системы отопления частного дома.

http://www.rmnt.ru/ - сайт RMNT.ru

digest.wizardsoft.ru

Внутрикотловая гидродинамика — РосТепло Энциклопедия теплоснабжения

Материал из РосТепло Энциклопедия теплоснабжении

Устойчивая функциональная работа котла возможна только при непрерывном охлаждении водой или паром его теплопередающих поверхностей. В экономайзерных и пароперегревательных поверхностях движение воды и пара происходит под действием насоса или разности давлений пара в барабане и пароперегревателе. В испарительных поверхностях нагрева движение воды и пароводяной смеси происходит под действием питательного насоса или за счет естественной циркуляции.

Естественная циркуляция[править]

Естественной циркуляцией называют движение воды и пароводяной смеси в трубах котла, вызванное разностью их плотностей, вследствие более интенсивного обогрева одной из труб, рис. 7.11.

Рис.7.11. Схема естественной циркуляции: 1 – верхний барабан; 2 – нижний барабан; 3 – тепловоспринимающие поверхности

Трубы, в которых вода и пароводяная смесь опускаются, называют опускными трубами, а трубы, в которых вода и пароводяная смесь поднимаются – подъемными.

Под действием разности плотностей в опускных и подъемных трубах создается непрерывное движение воды или циркуляция. Эту разность плотностей называют движущим напором циркуляционного контура.

Циркуляционные контуры котлоагрегатов делят на простые и сложные. В простых циркуляционных контурах (рис. 7.12.) вода (пароводяная смесь) проходит последовательно по всем участкам контура. Сложные (рис. 7.13) состоят из нескольких самостоятельных контуров, а некоторые участки являются общими для всех контуров. Обычно это опускные трубы.

Рис. 7.12. Схема простого контура

Рис. 7.13. Схема сложного циркуляционного контура: 1 – верхний барабан; 2 – подъемные трубы; 3 – нижний барабан; 4 – отпускные трубы

При движении воды по опускным трубам давление возрастает на величину давления столба воды от уровня в барабане до рассматриваемого сечения.

Часть подъемной трубы, в которой отсутствует кипение, называют экономайзерным участком – Нэк, а участок, по которому движется пароводяная смесь, называют паросодержащим участком – Нпар (рис. 7.14). Полезной высотой – Нпол называют ту ее часть, которая создает циркуляцию воды в котлоагрегате.

Рис. 7.14. Схема естественной циркуляции: 1 – барабан; 2 – трубы водоподводящие; 3 – коллектор; 4 – участок обогреваемых труб; 5 – участок пароотводящих необогреваемых труб

В любом сечении паросодержащей части имеется часть воды – Gв и часть пара Gп, сумма количеств которых на основании закона сплошности равна количеству воды, поступающей в контур из барабана Go, т.е. справедливо равенство:

Gв+Gп = Go.

Расход воды через любой циркуляционный контур превышает количество образующегося в нем пара. Отношение количества воды Go, вошедшей в контур, к количеству образующегося в нем пара Gп называют кратностью циркуляции – Кц, т.е.

Кц = Go /Gn

Эта величина изменяется в широких пределах Кц = 5 ÷ 50 для котла в целом и доходит до 200 и более для отдельных контуров или для котлов низкого давления. Только для прямоточных котлов Кц = 1.

Величина кратности циркуцяции зависит от давления пара, интенсивности обогрева труб, их конфигурации и высоты циркуляционного контура. Определение этой величины и есть одна из задач расчета циркуляции. Методически этот расчет выполняется аналогично гидравлическому расчету тепловой сети с той лишь разницей, что движение создается гравитационным напором в контуре, а не насосом, и что в нем по отдельным участкам движется двухфазная жидкость переменного состава.

Важное значение для надежного охлаждения испарительных поверхностей нагрева при естественной циркуляции имеет характер движения пароводяной смеси в трубах. Различают четыре основных режима движения пароводяной смесив в вертикальных трубах (рис. 7.15).

Рис. 7.15. Основные режимы движения пароводяной смеси в вертикальных трубах: а – пузырьковый; б – снарядный; в – стержневой; г – эмульсионный

При естественной циркуляции «снарядный» режим движения практически маловероятен (при 3,0 МПа «снарядный» режим переходит в смешанный «снарядно-пузырьковый»). При «стержневом» режиме движения пароводяной смеси тонкая водяная пленка вдоль стенок трубы легко разрушается из-за увеличения в потоке пара отдельных капель.

В горизонтальных трубах, а также в трубах, незначительно наклоненных к горизонту, происходит полное расслоение потока пароводяной смеси. При таком движении верхняя часть сечения трубы, омываемая паром, вследствие ухудшения отвода теплоты, может нагреться до опасных пределов. С повышением давления возможность расслоения увеличивается, и для ее устранения необходимо обеспечить высокие скорости движения пароводяной смеси. Угол наклона труб к горизонту выше 15° предотвращает расслоение.

Надежная работа котельных труб в контуре с естественной циркуляцией лучше всего обеспечивается при «эмульсионном» движении, при котором стенки труб непрерывно охлаждаются водяной пленкой.

Опасным режимом для опускной части контура является парообразование в опускных трубах, которое может возникнуть как следствие падения давления во входном сечении трубы (явление кавитации). Это явление наступает, если высота уровня воды в барабане до входа в опускные трубы меньше потерь напора при входе в опускные трубы. Чтобы исключить режим кавитации в них, необходимо соблюдать условие:

hвх ⋅ ρсред > 1,5 W2oп ⋅ ρсред/2 , Па, где: hвх – высота уровня над входом в опускные трубы в м; ñсред – плотность среды в кг/м3; Wоп – скорость движения среды в опускных трубах в м/с.

Опасными режимами для подъемной части контура являются:

- образование застоя среды в подъемных трубах;

- «опрокидывание» циркуляции;

- расслоение потока пароводяной смеси;

- режим предельной кратности циркуляции.

Застой среды в подъемных трубах происходит из-за неравномерности их обогрева. Неравномерный обогрев подъемных труб возникает вследствие:

- конструктивных особенностей циркуляционных контуров;

- условий эксплуатации.

Конструктивные особенности обусловлены различной длиной обогреваемых участков, необходимостью обвода экранных труб вокруг амбразур и горелок и пр.

Эксплуатационными факторами являются: шлакование экранов и конвективных пучков, заносы поверхностей нагрева летучей золой, резкое изменение режима топки и т.п.

Из конструктивных мероприятий, способствующих повышению надежности циркуляции, основными являются:

- увеличение сечения опускных труб;

- секционирование экранов.

Увеличение сечений опускных труб приводит к увеличению расхода воды через все трубы циркуляционного контура, в том числе и через слабо обогреваемые трубы. Увеличение сечений опускных труб снижает полезный напор и делает маловероятным образование застоя среды (образование свободного уровня) в подъемных трубах.

Разбивка топочных экранов на ряд секций обеспечивает более равномерное тепловосприятие подъемных труб.

Опрокидывание циркуляции, под которым понимают переход от подъемного движения воды и пароводяной смеси к опускному, имеет место в трубах, выведенных в водяное пространство барабана. При этом неизбежны образование свободного уровня и связанная с ним опасность пережога труб.

Расслоение потока пароводяной смеси в подъемных трубах возможно только в горизонтальных и слабонаклонных трубах при малой массовой скорости потока. Поэтому в циркуляционных контурах котлов с естественной циркуляцией применение таких труб не рекомендуют.

Режим предельной кратности циркуляции в подъемных трубах – такой режим, при котором кратность циркуляции близка к единице. При этом происходит значительное выпаривание воды в трубах и образование на поверхности труб накипи. Поэтому в котлах с естественной циркуляций рекомендуется не снижать среднюю кратность циркуляции ниже трех (для барабанных котлов высокого давления).

Принудительная циркуляция[править]

Принудительной циркуляцией называют движение воды и пароводяной смеси в трубах котла и в других поверхностях теплопередачи котла, вызванное действием насоса или разностей давлений пара в барабане и пароперегревателе.

Поверхность нагрева паровых котлов состоит из большого числа параллельно работающих труб, из которых многие из-за неравномерности обогрева и неодинаковости гидравлического сопротивления имеют различные тепловые и гидродинамические характеристики. Распределение воды по таким трубам не может быть равномерным, вследствие этого энтальпия рабочего тела на выходе из отдельных витков может значительно отличаться от среднего значения.

Отношение наибольшего приращения энтальпии в каком-либо витке ∆hв к среднему приращению энтальпии по всей поверхности нагрева ∆hср называют тепловой разверкой:

i = ∆hв / hср

Величина тепловой разверки является оценкой как тепловой, так и гидравлической неравномерности.

Тепловая неравномерность параллельно включенных труб обусловлена неодинаковыми условиями их обогрева, зависящими от эксплуатационных факторов (зашлаковывание отдельных групп витков, смещение ядра факела и возникновение температурных перекосов в топке и газоходах и пр.) и от конструктивных особенностей и компоновки отдельных элементов котельного агрегата (топочной камеры, горелочных устройств и пр.).

Гидравлическая неравномерность обусловлена неодинаковыми гидравлическими сопротивлениями вследствие различной степени шероховатости стенок труб, неодинаковой их длины, конфигурации и изменением их тепловой нагрузки по эксплуатационным причинам.

Для надежной работы котла необходимо сделать характеристику трубных пучков устойчивой. Для этого используют дополнительное сопротивление в виде дроссельных шайб, устанавливаемых на входе в трубы. Гидравлическое сопротивление шайбы суммируется с сопротивлением витка и гидродинамическая характеристика его становится устойчивой. Влияние установки шайб на изменение гидродинамической характеристики показано на рис. 7.16.

Рис. 7.16. Влияние установки шайб на изменение гидродинамической характеристики трубы.: 1 – обогреваемая труба без шайбы; 2 – обогреваемая труба при установке шайбы, d = 10 мм; 3 – то же d = 7 мм; 4 – то же d = 5 мм

Дроссельные шайбы устраняют также пульсацию потока, вызывающую образование кольцевых трещин в трубах. Для устранения пульсации потока применяют большее дросселирование по сравнению с тем, которое требуется для стабилизации гидродинамической характеристики витка.

www.rosteplo.ru

Циркуляция воды в паровых и водогрейных котлах

обо всём > отопление > парогенераторы

Применяются в паровых котлах три схемы циркуляции: естественная, многократная принудительная и прямоточная.

В котлах с естественной циркуляцией циркуляционный контур состоит из обогреваемых труб и необогреваемых. Необогреваемые трубы выведены за пределы топочного пространства. Вверху трубы соединены с барабаном котла – поэтому подобные котлы называют барабанными. Внизу трубы соединены коллектором. Обогреваемые и необогреваемые части контура разделены теплоизоляционной футеровкой. Нагретая пароводяная смесь с меньшей плотностью движется на верх в барабан, где происходит кипение, а холодная вода с большей плотностью движется вниз… Таким образом постоянно поддерживается естественная циркуляция воды и пароводяной смеси.

Обогреваемые трубы, в которых вода движется вверх, называются подъемными, а необогреваемые - опускными.

Чтобы обеспечить надежную работу пароводяного котла с естественной циркуляцией, необходима разница плотностей воды и пара, на практике допустима разница при давлении не более 18МПа. Это давление называется критическим для котлов с естественной циркуляцией. При серийном производстве паровых котлов с естественной циркуляцией рабочее давление ограничивают 13,5 МПа.

Котлы с принудительной многократной циркуляцией устроены с встроенным в контур циркуляционным насосом.

Прямоточные котлы без барабанов с одноцикловой циркуляцией. В них вода подается питательным насосом и превращается полностью в пар. Прямоточные котлы изготавливают на давление 14 МПа паропроизводительностью от 250 до 640 т/ч и на давление 25,5 МПа паропроизводительностью 950, 1600 и 2500 т/ч.

Почти все водогрейные котлы работают по прямоточной схеме. В прямоточном котле нет барабана, который трудоемок и сложен в изготовлении. Через трубную систему котла в них последовательно закачивается насосами сетевая вода.

Ресурсы теплоснабжения

Жилетка как модный тренд в детском гардеробе

Еще несколько лет назад, гардероб каждого малыша подбирался преимущественно из функциональных требований. Ведь на активных малышах одежда буквально «горит». Однако с такими особенностями ничего не остается, как только смириться, поскольку …

Применение газоблоков в строительстве

Использовать ячеистый бетон застройщики сегодня стали довольно часто. Это вполне естественно, поскольку подобный материал проявляет очень большие возможности. Используя его правильно, удается достигать отличного эффекта. Но все-таки результат во многом …

Аксессуары из нержавеющей стали

Данная статья расширяет кругозор тех, кто хочет приобрести аксессуары для ванной учитывая все важные характеристики данных изделий

msd.com.ua

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

При построении автономного отопления дома важно правильно продумать и выполнить обвязку газовых, твёрдотопливных и электрических котлов. Давайте рассмотрим возможные схемы и элементы обвязки, поговорим о классических, аварийных и специфических контурах, а также об основном оборудовании этих схем.Основные принципы выполнения обвязки котла любой конструкции — это безопасность и эффективность, а также максимальный ресурс всех элементов отопительной системы. Рассмотрим различные варианты организации отопления, чтобы при индивидуальном строительстве принять взвешенное и наиболее подходящее для конкретного случая решение.Подсоединение котла к источникам питанияЕсли котёл работает на газовом топливе, то к нему нужно организовать подачу газа. При магистральном газоснабжении это должен сделать работник газовой службы. Если отопление от баллонов, нужно заключить договор аренды с Газтехнадзором, а монтаж поручить компании, имеющей разрешение на данный вид работ. Все работы, связанные с газом, потенциально опасны и это не тот момент, когда стоит экономить и выполнять работу своими руками.При использовании баллонного газа обязательно используется редуктор, объединяющий группу баллоновЭлектрокотёл нужно присоединить к сети. Котёл и клеммная коробка должны быть заземлены, все соединения выполняются медной проводкой с сечением не меньше указанного в техническом паспорте к оборудованию.Котёл на твёрдом топливе всегда автономен и требует только присоединения труб отопления и горячего водоснабжения. Подключения к электрическим цепям питания требуют только блоки автоматического управления, если они задействованы.Одно- и двухконтурные котлыОдноконтурные котлы предназначены в первую очередь для отопления. Через них проходит только один контур, включающий автоматику, разводку труб и радиаторы. В контур может быть включён и бойлер косвенного нагрева для подачи горячей воды в смесители рукомойников, душа и ванны. Мощность котла подбирается с соответствующим запасом по мощности. Целесообразность такого подключения в большинстве случаев несколько сомнительна, так как нарушает стабильность функционирования системы отопления внезапным отбором тепла. Проблему можно решить, оборудовав контур сложной системой управления, которая в некоторых моделях может идти в комплекте с котлом.В двухконтурном котле горячее водоснабжение, наряду с отоплением, входит в функции котла и составляет один из двух его контуров циркуляции. Более стабильная работа обеих систем осуществляется при работе котлов, оборудованных двумя отдельными теплообменниками для двух контуров. Особенность системы: отсутствие бака-накопителя горячей воды.Схема обвязки котла при естественной циркуляцииЕстественная циркуляция основана на законах физики — температурном расширении теплоносителя и гравитации, поэтому обвязка котла не включает напорное оборудование.Чтобы вода в контуре совершала непрерывное движение, нужно соблюсти несколько правил.Котёл должен находиться в самой низкой точке дома, желательно в подвале или в специально оборудованном приямке.Трубопровод от верхней точки к радиаторам отопления, и от них в «обратку» должен быть выполнен с уклоном не менее 0,5° для снижения гидравлического сопротивления системы.Отопление с естественной циркуляцией. H — разница уровней линий подачи и обратки, определяет напор в контуре отопленияДиаметр труб разводки отопления должен обеспечивать скорость воды не ниже 0,1 м/с и не выше 0,25 м/с. Такие значения нужно принимать предварительно и проверять расчётом, исходя из разницы температур на входе и выходе (градиент) и разницы высоты по осям котла и радиаторов (не менее 0,5 м).Гравитационные контуры котла могут быть открытого и закрытого типов. В первом случае в самой высокой точке системы (на чердаке или крыше) устанавливают расширительный бак открытого типа, он же выступает в роли воздухоотводчика.Закрытая система оборудуется мембранным баком, расположенным на одном уровне с котлом. Так как закрытая система не имеет прямого контакта с атмосферой, она должна быть укомплектована группой безопасности (манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик). Располагается группа таким образом, чтобы воздушный клапан находился в наивысшей точке контура.Системы с естественной циркуляцией являются независимыми от электропитания и наиболее распространены там, где электросети отсутствуют или работают ненадёжно.Схема обвязки котла при принудительной циркуляцииПобудителем движения воды в контуре с принудительной циркуляцией является циркуляционный насос. Схемы также могут быть открытыми (с расширительным баком открытого типа) и закрытыми (с мембранным баком и группой безопасности).Циркуляционный насос, как правило, устанавливают в месте, где температура воды имеет самое низкое значение — на её входе в котёл, и монтируют на той же площадке. Выбор насоса осуществляется на основании расчёта отопления, показывающего необходимый расход теплоносителя, и характеристик котла. Регулирование расхода теплоносителя осуществляется на основании температуры обратной воды по импульсу от установленного на входе в котёл датчика.Одно- и двухтрубная разводка системы отопленияОднотрубная система широко распространена в многоквартирных домах старой застройки. Температура воды от радиатора к радиатору постоянно понижается, что ведёт к неравномерному обеспечению теплом отдельных помещений. В двухтрубной системе теплоноситель распределяется равномерно по всем радиаторам, потерявший температуру, попадает во вторую трубу — «обратку». Таким образом, двухтрубная система обеспечивает дом теплом более равномерно.Коллекторная схема разводки отопительной системыПри большом количестве радиаторов отопления, расположенных на разных этажах, или при подключении «тёплого пола», лучшей схемой разводки является коллекторная. В контуре котла устанавливают минимум два коллектора: на подаче воды — раздающий, и на «обратке» — собирающий. Коллектор представляет собой отрезок трубы, в который врезаются отводы с вентилями для возможности регулирования отдельных групп.Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурахКоллекторная группаСхемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурахПример подключения контура отопления и системы «тёплый пол» с помощью коллекторной группыКоллекторную разводку называют также лучевой, так как трубы лучами могут расходиться в разные стороны по всему дому. Такая схема в современных домах одна из наиболее распространённых и считается практичной.Первично-вторичные кольцаДля котлов мощностью от 50 кВт или группы котлов, которые предназначены для отопления и горячего водоснабжения домов большой площади, применяется схема первично-вторичных колец. Первичное кольцо составляют котлы — генераторы тепла, вторичные кольца — потребители тепла. Причём потребители могут устанавливаться на прямой ветви и быть высокотемпературными, или на обратной — и называться низкотемпературными.Для того чтобы в системе не было гидравлических перекосов и для разделения контуров, между первичным и вторичными кольцами циркуляции устанавливают гидроразделитель (стрелку). Он же защищает теплообменник котла от гидравлических ударов.Если дом большой, то после разделителя устраивают коллектор (гребёнку). Чтобы система работала, нужно произвести расчёт диаметра стрелки. Выбор диаметра осуществляется на основании максимальной производительности (протока) воды и скорости потока (не выше 0,2 м/с) или как производная от мощности котла с учётом градиента температур (рекомендованное значение t — 10 °С).Аварийные контурыВ системах принудительной циркуляции насосы зависят от электропитания, которое может отключиться. Чтобы не произошёл перегрев котла, способный вывести оборудование из строя или даже привести к разгерметизации, котлы снабжают аварийными системами.Первый вариант. Источник бесперебойного питания или генератор, которые будут питать циркуляционные насосы. По эффективности такой способ один из наиболее оптимальных.Второй вариант. Обустраивается малое резервное кольцо, работающее по гравитационному принципу. При отключении циркуляционного насоса в систему включается контур с естественной циркуляцией, обеспечивая сброс тепла теплоносителя. Полноценного отопления дополнительный контур обеспечить не может.Третий вариант. При строительстве закладываются два полноценных контура, один работает по гравитационному принципу, второй с помощью насосов. Системы должны иметь возможность тепломассообмена на аварийный период.Четвертый способ. Если водоснабжение централизованное, то при отключении насосов холодную воду подают в контуры отопления через специальную трубу с запорным вентилем (перемычку между системами водоснабжения и отопления).

Сентябрь 5th, 2017

termofundament.ru

Принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах

Принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах

Циркуляция воды в котлах может быть не только естественной, но и принудительной, т. е. за счет напора, создаваемого насосом. Обычно принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах применяется в тех случаях, когда невозможно осуществить надежную естественную циркуляцию воды в котле. Это происходит с повышением давления, так как с ростом давления разность плотностей волы и пара уменьшается. Считается, что при давлениях выше 18 Мпа разность плотностей недостаточна для создания надежной естественной циркуляции воды в контуре котла.

Принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах осуществляет движение воды в пароводяной смеси по испарительной поверхности нагрева осуществляется специальным циркуляционным насосом (схема циркуляции показана на рис. 6-2). Питательная вода через водяной экономайзер подается в барабан котла, из которого она забирается циркуляционным насосом и направляется в нижние коллекторы экранов и нижние коллекторы конвективной поверхности нагрева, распределяясь по параллельно включенным подъемным трубам. Из труб пароводяная эмульсия поступает в барабан котла, в котором происходит отделение пара от воды. Затем пар из барабана поступает в пароперегреватель и из него в паропровод потребителей.

Скорость воды, поступающей в подъемные трубы поверхности нагрева, обычно не превышает 2 м/с. Кратность - принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах с многократной принудительной циркуляцией составляет 4-6. Надежность циркуляции целиком зависит от циркуляционного насоса, работающего при температуре котловой воды: и давлении в парогенераторе.

Для равномерного распределения воды по отдельным трубам циркуляционного контура в каждую трубу устанавливается дроссельная шайба соответствующего размера. Наиболее слабым местом циркуляционного насоса является сальниковое уплотнение в месте прохода вала через корпус насоса, так как оно должно надежно обеспечивать плотность при высоких температуре и давлении. Парогенераторы с многократной принудительной циркуляций не нашли распространения в промышленных установках.

Принудительная циркуляция в паровых и водогрейных котлах может быть осуществлена также по прямоточному принципу, который применяется в па­ровых и водогрейных котлах. В прямоточном паровом котле вода проходит все стадии, вплоть до получения перегретого пара, в одном змеевике, как это схематично показано на рис. 6-3. Из схемы ясно, что превращение воды в пар в прямоточных котлах происходит при однократном прохождении воды по испарительной поверхности нагрева. Для уменьшения гидравлического сопротивления парогенератора параллельно включают ряд труб. При этом по пути движения воды устанавливают коллекторы, которые всю поверхность нагрева делят на отдельные части: водяной экономайзер, радиационную часть, переходную зону, пароперегреватель.

В водяном экономайзере вода нагревается до температуры, на 50-60 К меньшей температуры насыщения, и затем поступает в радиационную часть. Это обеспечивает равномерное распределение ее по отдельным параллельно включенным змеевикам радиационной поверхности нагрева.

В радиационной поверхности нагрева происходит превращение воды во влажный насыщенный пар со степенью сухости около 80%. С этой влажностью пар поступает в переходную зону, где он сначала превращается в сухой пар, а затем - в слабо перегретый (на 50-60 К). В пароперегревателе происходит перегрев пара до заданной температуры.

Создателем первых прямоточных котлов в СССР был проф. Л. К. Рамзии, идеи которого используются в настоящее время в выпускаемых прямоточных энергетических котлах.

Все современные теплофикационные водогрейные котлы работают по прямоточному принципу. Они включаются непосредственно в систему теплоснабжения, и сетевой насос обеспечивает движение воды по поверхности нагрева котла.

При работе водогрейных прямоточных котлов недопустимо закипание в них воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и может вывести котел из строя. Однако опасно не только общее закипание воды в отдельных обогреваемых трубах, но и появление поверхностного кипения. Под поверхностным кипением понимают образование пузырьков пара на внутренней поверхности труб водогрейного котла при средней температуре воды ниже температуры кипения. Образование паровых пузырей на стенках трубы возможно только в случае достижения стенкой температур, больших температуры насыщения. Следовательно, во избежание поверхностного кипения необходим некоторый недогрев воды до температуры насыщения при давлении на выходе из котла.

Исследования и расчеты показали, что во избежание поверхностного кипения в трубах водогрейного котла необходимо поддержание определенных скоростей воды при недогреве ее до кипения на 30-35 К в условиях максимальной нагрузки.

Опыт эксплуатации водогрейных котлов показал, что в трубах опускных панелей при определенных скоростях и тепловых нагрузках происходит поверхностное кипение. Это приводит к гидравлическим ударам и отложению накипи на внутренних стенках труб. В то же время неоправданное увеличение скорости движения воды в трубах повышает гидравлическое сопротивление котла, что может отразиться на нормальной работе всей системы теплоснабжения (недостаточный напор сетевых насосов, перерасход электроэнергии па подачу воды потребителям). Таким образом, важно выбрать минимальные допустимые скорости движения воды, при которых не будет поверхностного кипения и нарушения нормальной работы котла.

Исследования и расчеты показали, что на процесс поверхностного кипения оказывает влияние удельная нагрузка поверхности нагрева, а также гидравлические и тепловые неравномерности. Увеличение удельной тепловой нагрузки труб и высоты экранной панели требует повышения минимальной допустимой скорости воды в трубах. Неравномерный обогрев труб продуктами сгорания способствует увеличению гидравлической неравномерности и вынуждает повышать минимальные допустимые скорости воды в трубах. Правильный выбор минимальных допустимых скоростей воды в трубах каждого контура водогрейного котла обеспечивает надежную его работу при минимальном гидравлическом сопротивлении контура.

Гидравлическое сопротивление современных водогрейных котлов составляет 0,1-0,2 МПа при скорости воды в трубах от 1 до 2 м/с. Проектирование и выбор гидравлической схемы котла производится исходя из условий работы каждого контура в отдельности. Поэтому скорость воды в разных контурах котла выбирается различной.

toplivopodacha.ru

Циркуляционный контур - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Циркуляционный контур

Cтраница 3

Из циркуляционного контура анолита непрерывно отбирают насыщенный хлором, но обедненный по хлориду натрия, анолит, который после дехлорирования поступает на донасыщение твердой солью. Рассол подвергают очистке содово-каустическим способом, затем он проходит дополнительно стадию более тонкой очистки от примесей щелочноземельных металлов и поступает вновь в циркуляционный контур анолита. В анолите происходит накопление хлоратов. Для очистки от них предложено часть циркулирующего анолита перед донасыщением обрабатывать соляной кислотой или восстанавливать хлораты на катализаторе водородом либо другим восстановителем. Количество отбираемого обедненного анолита и поступающего в систему очищенного концентрированного рассола определяют исходя из принятой степени конверсии NaCl и стационарной его концентрации в анолите. В циркуляционный контур анолита непрерывно подается соляная кислота для поддержания необходимого рН анолита.  [31]

Принцип газо-жидкостного циркуляционного контура, положенный в основу работы описанного экстрактора, позволяет использовать его для обработки жидкостей с большой разностью плотностей.  [33]

Схема циркуляционного контура фестона дана на фиг.  [34]

Трубопроводы циркуляционных контуров АЭС с водяным теплоносителем изготовляются из сталей аустенитного класса ппа хромонике-левой ( марки 08Х18Н10Т) или из сталей перлитного кгсасса с покрытием внутренней поверхности аустенитной сталью плаккровкой или наплавкой. Низкие парг метры свежего пара на АЭС с водяным теплоносителем и турбинами насыщенного пара позволяют применять для изготовления главны:: паропроводов и питательных трубопроводов стали перлитного класса и углеродистые стали.  [35]

В циркуляционных контурах компенсация температурных расширений осуществляется гибами. При этом в металле возникают дополнительные компенсационные напряжения. Во время растолок и подъемов давлении в овальной части вблизи нейтральной части гиба напряжения достигают наибольших значений. При остановах и уменьшении давления в котле исходное состояние восстанавливается. Таким образом, каждому пуску - останову соответствует один цикл нагружения и разгрузки гибов. При работе также закономерна некоторая нестационарность процессов, изменяющих напряжения в стенах труб. Однако амплитуда напряжений значительно меньше, чем в пусковые периоды. Циклические процессы приводят к возникновению циклической усталости. Предельное число циклов, которое могут выдержать гибы, зависит от марки стали, из которой изготовлены трубы, конструктивных характеристик гибов, параметров рабочей среды, состава котловой воды и режимов пусков и остановов.  [36]

На циркуляционном контуре, схема которого показана на фиг. Заливаемую в контур дистиллированную воду дегазировали еще до повышения в нем давления и во время работы постоянно ее обессоливали.  [37]

В циркуляционном контуре, в котором нет верхнего промежуточного коллектора и отводящих труб, небольшие средние скорости циркуляции в экранных трубах, большие скорости воды в опускных трубах и большое их сопротивление указывают на то, что сечение опускных труб недостаточно и его необходимо увеличить. При оценке полученных результатов измерений следует различать небольшие скорости циркуляции, возникшие из-за малых тепловых нагрузок или небольшой высоты контура и вызванные малыми скоростями из-за зажатия сечения опускных труб. Для малых тепловых нагрузок и небольшой высоты контура сопротивление опускных труб и скорости воды в них невелики.  [38]

В циркуляционном контуре с отводящими трубами небольшие скорости циркуляции могут быть вызваны также недостаточным сечением отводящих труб. В этом случае сопротивление отводящих труб большое при небольшом сопротивлении опускной системы и небольших скоростях воды в ней. Дифманометр, присоединенный к отводящим трубам, показывает значительный отрицательный движущий напор. Для повышения надежности циркуляции в этом случае следует увеличить сечение отводящих труб. Недостаточное сечение опускных или отводящих труб не только уменьшает скорости циркуляции, но и вызывает застой или опрокидывание циркуляции, которые приводят к повреждениям обогреваемых экранных труб.  [39]

В циркуляционных контурах котлов с дифенильной смесью в сумму потерь на местные сопротивления входят потери при входе в трубу, при выходе из трубы и при поворотах.  [40]

В циркуляционных контурах атомных электростанций, в том числе и в промежуточном контуре, в котором циркулирует теплоноситель, греющий сетевую воду, требуется повышенная герметичность, не допускающая бесконтрольных утечек теплоносителя. При этом объемное расширение или сжатие теплоносителя, связанное с изменением его температуры, воспринимается компенсатором объема.  [41]

В циркуляционном контуре выпарного аппарата совершается многократная циркуляция выпариваемого раствора. Из сепаратора по циркуляционной трубе раствор поступает в нижнюю часть греющих трубок, в которых по мере продвижения вверх нагревается и вскипает. Образующаяся парожидкостная смесь из греющих труб поступает в сепаратор, в котором разделяется на жидкую и паровую фазы. Вторичный пар, проходя сепаратор и брызгоотделитель, очищается от брызг и выходит из аппарата. Аппарат обогревается конденсирующимся в межтрубном пространстве греющей камеры водяным паром, а конденсат удаляется из него. Уровень раствора в сепараторе поддерживается постоянным, соответствующим нижней образующей штуцера для ввода парожидкостной смеси в сепаратор.  [43]

В циркуляционном контуре водогрейного котла недопустимо закипание воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и может вывести котел из строя. Однако опасно не только общее закипание воды в отдельных обогреваемых трубах, но и появление поверхностного кипения. Под поверхностным кипением понимают образование пузырьков пара на внутренней поверхности труб водогрейного котла при средней температуре воды, меньшей температуры кипения. Образование паровых пузырей на стенках трубы возможно только в случае достижения стенкой температур, превышающих температуру насыщения. Следовательно, во избежание поверхностного кипения необходим некоторый недогрев воды до температуры насыщения при давлении, равном давлению на выходе из котла.  [44]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Смотрите также

• 
  Стоимость обмуровки котлов
• 
  Котел газовик инструкция
• 
  Дакон котел 45
• 
  Дакон 45 котел
• 
  Регулирование нагрузки котла
• 
  Котел тт 200
• 
  Котел кимак 3
• 
  Котел иммергаз одноконтурный
• 
  Кимак 3 котел
• 
  Газовый котел шумоизоляция
• 
  Junkers двухконтурный котел