Кто создал систему парового отопления. преимущества и недостатки по сравнению с другими теплоносителями. классификация систем парового отопления системы парового отопления. Паровое отопление
Если нагревать воду в открытом сосуде при атмосферном давлении, то ее температура будет непрерывно повышаться до тех пор, пока вся масса воды не прогреется и не закипит. В процессе нагревания испарение воды происходит с ее открытой поверхности, при кипении пар из воды образуется на нагреваемой поверхности и частично во всем объеме жидкости. Температура воды остается при этом постоянной (равной в рассматриваемом случае около 100 °С), несмотря на продолжающийся извне подвод теплоты к сосуду. Это явление объясняется тем, что при кипении подводимая теплота расходуется на работу по расщеплению частичек воды и образование из них пара.
Действия по экономии энергии. Физические и конструкционно-физические основы Элементы жизни: вода и воздух Давление в жидкостях и газах Звукоизоляция Звукоизоляция Управление противопожарной защитой. 4Строительные установки Опасные вещества и их предельные значения выбросов Системы выхлопных газов и дымовых газов. Печная печь - подача воздуха для горения.
Жидкое топливо: подготовка - горелка - котел Подготовка мазута Подключение масляных горелок к одно - и двухпроводным системам. Отопительные котлы для масляных распылителей. Выхлопные системы для нефтяного топлива. Газовое топливо: подготовка - горелка - котел Подготовка газа2 Газовые горелки3 Газовые камины4 Газовые отопительные котлы5 Обслуживание и ремонт газа.
При нагревании воды в закрытом сосуде ее температура повышается также лишь до тех пор, пока вода не закипит. Выделяющийся из воды пар скапливается в верхней части сосуда над поверхностью уровня воды; его температура равна температуре кипящей воды. Такой пар называют насыщенным.
Если пар из сосуда не отводится, а подвод теплоты к нему (извне) продолжается, то давление во всем объеме сосуда будет увеличиваться. Вместе с увеличением давления станет увеличиваться и температура кипящей воды и образующегося из нее пара. Опытным путем установлено, что каждому давлению соответствуют своя температура насыщенного пара и равная ей температура кипения воды, а также свой удельный объем пара.
Фотоэлектричество4 Тепловые насосы Низкоэнергетические ТЭЦ Топливный элемент7 Дома с низким энергопотреблением. Оборудование для крепления систем отопления и горячего водоснабжения1 Оборудование для крепления открытых систем отопления и горячего водоснабжения Защитные устройства для закрытых систем отопления и горячего водоснабжения.
Насосы и зависимости давления в системах отопления и горячего водоснабжения. Типы конструкционных и конструктивных свойств насосов Характеристики насосов и трубопроводов Характеристики мощности и мощности насоса. Приспособление насоса к условиям установки. Равное и последовательное подключение насосов Насос в работе насосов - причины и противодействует Давление при нагреве воды в насосе Продувка системы отопления насоса. Гидравлическая регулировка системы отопления.
Так, при атмосферном давлении (0,1 МПа) вода начинает кипеть и превращается в пар при температуре около 100 °С (точнее при 99,1 °С); при давлении 0,2 МПа - при 120 °С; при давлении 0,5 МПа - при 151,1 °С; при давлении 10 МПа - при 310 °С. Из приведенных примеров видно, что с ростом давления температура кипения воды и равная ей температура насыщенного пара увеличиваются. Удельный объем пара с ростом давления, наоборот, уменьшается.
13Система системы водораспределения Секция водопроводной установки. Обогреватели помещений и нагрев поверхности. 1 Обогреватели в помещениях Подогреваемые поверхности Теплосчетчики и теплообменники. 15Очистительные установки1 Общие сообщения2 Перегородки3 Основные компоненты4 Теплоноситель5 Принцип работы6 Распределение дистанционного нагрева Символы, используемые в отопительных установках. Преимущества и недостатки удаленных отопительных установок.
Низкопаровое отопление Низкое паровое отопление Преимущества и недостатки низкопарового отопления Предохранительное оборудование и контроль паровых котлов низкого давления Укладка паровых и конденсатных шлангов. Обезвоживание паровых труб Вентиляционный и вентиляционный клапан.
При давлении 22,5 МПа нагреваемая вода переходит в насыщенный пар мгновенно, поэтому скрытая теплота парообразования при этом давлении равна нулю. Давление пара 22,5 МПа называют критическим.
Если насыщенный пар охлаждать, то он станет конденсироваться, т.е. превратится в воду; при этом он будет отдавать свою теплоту парообразования охлаждающему телу. Указанное явление имеет место в системах парового отопления, в которые насыщенный пар поступает из котельной или паровой магистрали. Здесь он охлаждается воздухом помещения, отдает воздуху свою теплоту, за счет чего последний нагревается, а пар конденсируется.
Коррозия и способы ее предотвращения Причины коррозии металлических материалов. Дальнейшие объяснения более сложного примера водонагревателя. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Введение и история технологий вентиляции и кондиционирования воздуха. Отдел и задачи вентиляции и кондиционирования воздуха. Контролируемый воздушный обмен в жилых помещениях. Компоненты системы вентиляции и кондиционирования воздуха.
Пример системы кондиционирования воздуха Только для запуска, приемочные испытания, измерения, регулирование. Стандартизованные правила ввода в эксплуатацию и выполнения строительных работ. Общие условия контракта на строительные работы Общие условия контракта на строительные услуги Общие технические условия для строительных работ.
Состояние насыщенного пара является весьма неустойчивым: даже небольшие изменения давления и температуры приводят к конденсации части пара или же, наоборот, к испарению капелек воды, имеющихся в насыщенном паре. Насыщенный пар, совершенно не содержащий капелек воды, называют сухим насыщенным; насыщенный пар с капельками воды называют влажным.
В качестве теплоносителя в системах парового отопления применяют насыщенный пар, температура которого соответствует определенному давлению.
Системы парового отопления классифицируют по следующим признакам:
По начальному давлению пара - системы низкого давления (р изб < 0,07 МПа);
Способу возврата конденсата - системы с самотечным возвратом (замкнутые) и с возвратом конденсата с помощью питательного насоса (разомкнутые);
Конструктивной схеме прокладки трубопроводов - системы с верхней, нижней и промежуточной прокладкой распределительного паропровода, а также с прокладкой сухого и мокрого конденсатопровода.
Схема системы парового отопления низкого давления с верхней прокладкой паропровода показана на рис. 1, а. Насыщенный пар, образующийся в котле 1, пройдя сухопарник (сепаратор) 12, попадает в паропровод 5 и далее поступает в отопительные приборы 7. Здесь пар отдает свою теплоту через стенки приборов воздуху отапливаемого помещения и превращается в конденсат. Последний стекает по возвратному конденсатопроводу 10 в котел 1, преодолевая при этом давление пара в котле за счет давления столба конденсата, который поддерживается высотой 200 мм по отношению к уровню воды в сухопарнике 12.
Рисунок 1. Система парового отопления низкого давления: а - схема системы с верхней прокладкой паропровода; б - стояк с нижней разводкой пара; 1 - котел; 2 - гидравлический затвор; 3 - водомерное стекло; 4 - воздушная трубка; 5 - подающий паропровод; 6 - паровой вентиль; 7 - отопительный прибор; 8 - тройник с пробкой; 9 - конденсатопровод сухой; 10 - конденсатопровод мокрый; 11 - трубопровод подпитки; 12 - сухопарник; 13 - перепускная петля
В верхнюю часть возвратного конденсатопровода 10 вмонтирована трубка 4, соединяющая его с атмосферой для продувки в момент ввода и вывода системы из эксплуатации.
Уровень воды в сухопарнике контролируют с помощью водомерного стекла 3. Для предупреждения повышения давления пара в системе выше заданного уровня устанавливают гидравлический затвор 2 с рабочей высотой жидкости, равной h.
Регулировку системы парового отопления производят паровыми вентилями 6 и контрольными тройниками 8 с пробками, добиваясь, чтобы при работе парового котла в расчетном режиме в каждый отопительный прибор поступало такое количество пара, которое успевало бы полностью в нем сконденсироваться. В этом случае из предварительно открытого контрольного тройника выделение пара практически не наблюдается и вероятность «проскока» конденсата в воздушную трубку 4 ничтожна мала. Потери конденсата в системе парового отопления компенсируют подпиткой барабана котла специально обработанной водой (освобожденной от солей жесткости), подаваемой по трубопроводу 11.
Системы парового отопления, как уже отмечалось, бывают с верхней и нижней разводками паропровода. Недостатком нижней разводки пара (рис. 1, б) является то, что образующийся конденсат в подъемных и вертикальных стояках стекает навстречу пару и иногда перекрывает паропровод, вызывая гидравлические удары. Более спокойный слив конденсата происходит, если паропровод 5 проложен с уклоном в сторону движения пара, а конденсатопровод 9 - в сторону котла. Для слива попутного конденсата из паропровода в конденсатопровод систему снабжают специальными перепускными петлями 13.
Если сеть парового отопления имеет большое разветвление, то самотечный слив конденсата производят в специальный сборный бак 3 (рис. 2), откуда его перекачивают насосом 8 в котел 1. Насос работает периодически, в зависимости от изменения уровня воды в сухопарнике 2. Такую схему отопления называют разомкнутой; в ней для отделения конденсата от пара, как правило, используют конденсатоотводчики (конденсатные горшки) 7. Последние чаще всего имеют поплавковую или сильфонную конструкцию (рис. 3).
Рисунок 2. Схема принудительного возврата конденсата: 1 - котел; 2 - сухопарник; 3 - конденсатосборный бак; 4 - воздушная трубка; 5 - обводная линия; 6 - паровые вентили; 7 - конденсатоотводчик; 8 - подпиточный насос; 9 - обратный клапан
Поплавковый конденсатоотводчик (см. рис. 3, б) работает так. Пар и конденсат через входное отверстие поступают под поплавок 3, который соединен рычагом с шаровым клапаном 4. Поплавок 3 имеет форму колпака. Под давлением пара он всплывает, закрывая шаровой клапан 4. Конденсат заполняет всю камеру конденсатоотводчика; при этом пар под клапаном конденсируется и поплавок тонет, открывая шаровой клапан. Конденсат отводится в направлении, указанном стрелкой, до тех пор, пока новые порции пара, скопившиеся под колпаком, не заставят колпак всплыть. Затем цикл работы конденсатоотводчика повторяется.
Рисунок 3. Конденсатоотводчики: а – сильфонный; б – поплавковый; 1 – сильфон; 2 – легкокипящая жидкость; 3 – поплавок (опрокинутый колпак); 4 – шаровый клапан
На промышленных предприятиях, имеющих производственные потребители пара повышенного давления, системы парового отопления подключают к теплофикационным магистралям по схемам высокого давления (рис. 4). Пар от собственной или районной котельной поступает в распределительную гребенку 1, где давление его контролируют манометром 3. Затем по отходящим от гребенки 1 паропроводам 2 пар направляют к производственным потребителям, а по паропроводам Т1 - к потребителям системы парового отопления. Паропроводы Т1 подсоединены к гребенке 6 парового отопления, а гребенка 6 - к гребенке 1 через редукционный клапан 4. Редукционный клапан дросселирует пар до давления не более 0,3 МПа. Разводку паропроводов высокого давления систем парового отопления выполняют, как правило, поверху. Диаметры паропроводов и поверхности нагрева отопительных приборов этих систем несколько меньше, чем у систем парового отопления низкого давления.
Рисунок 4. Схема парового отопления высокого давления: 1 - распределительная гребенка; 2 - паропровод; 3 - манометр; 4 - редукционный клапан; 5 - байпас (обводная линия); 6 - гребенка системы отопления; 7 - грузовой предохранительный клапан; 8 - неподвижная опора; 9 - компенсаторы; 10 - паровые вентили; 11 - конденсатопровод; 12 - конденсатоотводчики
Недостатком систем парового отопления является трудность регулирования теплопроизводительности отопительных приборов, что, в конечном счете, приводит к перерасходу топлива в течение отопительного сезона.
Диаметры трубопроводов паровых систем отопления рассчитывают отдельно для паропроводов и конденсатопроводов. Диаметры паропроводов низкого давления определяют так же, как в системах водяного отопления. Потери давления в главном циркуляционном кольце системы?р рк, Па, представляют собой сумму сопротивлений (потерь давления) всех участков, входящих в это кольцо:
где n - доля потери давления на трение от общих потерь в кольце; ?I - суммарная длина участков главного циркуляционного кольца, м.
Затем определяют требуемое давление пара в котле р к, которое должно обеспечивать преодоление потерь давления в главном циркуляционном кольце. В системах парового отопления низкого давления разность давлений пара в котле и перед нагревательными приборами расходуется только на преодоление сопротивлений паровой магистрали, а конденсат возвращается самотеком. Для преодоления сопротивления отопительных приборов предусматривают запас давления р пр = 2000 Па. Удельную потерю давления пара можно определить по формуле
![]() | (3) |
где 0,9 - значение коэффициента, учитывающего запас давления на преодоление неучтенных сопротивлений.
Для систем парового отопления низкого давления долю потерь на трение n принимают 0,65, а для систем высокого давления - 0,8. Вычисленное по формуле (3) значение удельной потери давления должно равняться или быть несколько больше значения, определенного по формуле (2).
Диаметры паропроводов определяют с учетом вычисленных удельных потерь давления и тепловой нагрузки каждого расчетного участка.
Диаметры паропроводов можно также определять, используя специальные таблицы в справочниках или номограмму (рис. 5), составленную для средних значений плотности пара низкого давления. При конструировании систем парового отопления скорость пара в паропроводах следует принимать с учетом рекомендаций, приведенных в табл. 1.
В остальном методика гидравлического расчета паропроводов низкого давления и сопротивлений циркуляционных колец полностью аналогична расчету трубопроводов водя КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ
Системы парового отопления, как указано в главе I, подразделяются на вакуум-паровые- абсолютное давление <0,1 МПа (менее 1 кгс/см2), низкого давления - избыточное давление 0,005-0,07 МПа (0,05- 0,7 кгс/см2) и высокого давления - избыточное давление >0,07 МПа (более 0,7 кгс/см2). Паровые системы низкого давления в свою очередь подразделяются на открытые, сообщающиеся с атмосферой, и закрытые, не сообщающиеся с атмосферой. По способу возврата конденсата в котел системы бывают замкнутые - с непосредственным возвратом конденсата в котел и разомкнутые- с возвратом конденсата в конденсатный бак и с последующей перекачкой его из бака в котел. По схеме соединения труб с приборами системы могут быть двухтрубные и однотрубные (те и другие с верхней, нижней и средней раз-сводкой, с сухим и мокрым конденсатопроводом), с попутным движением пара и конденсата и тупиковым. Сухими называются конденсатопроводы, сечения которых не полностью заполнены конденсатом, а при перерывах в работе системы не заполнены водой. Мокрыми называются конденсатопроводы, которые всегда заполнены водой. |
ных систем отопления
В системах парового отопления используется свойство пара при конденсации выделять скрытую теплоту фазового превращения. При конденсации в нагревательном приборе 1 кг пара помещение получает около 2260 кДж теплоты.
По сравнению с системами водяного отопления системы парового отопления имеют следующие преимущества:
1) благодаря малой плотности пара он перемещается с большими
скоростями, вследствие чего требуются меньшие диаметры теплопроводов, чем при водяном отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах парового отопления ниже, чем в системах водяного отопления;
2) больший коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам отопительного прибора (за счет высокой величины скрытой теплоты фазового превращения), благодаря этому и высокой температуре пара площадь поверхности отопительных приборов в системах парового отопления приблизительно на 25-30% меньше, чем в системах водяного отопления;
3) быстрый прогрев помещений и выключение системы из работы;
4) возможность использования систем отопления в зданиях повышенной этажности вследствие малой плотности пара.
Однако наряду со всеми перечисленными положительными свойствами, пар имеет ряд существенных недостатков:
1) невозможность центрального качественного регулирования (изменения температуры теплоносителя) подачи теплоты, вследствие чего в помещении трудно поддерживать постоянную и равномерную температуру; обеспечение постоянной температуры достигается путем периодического выключения системы (регулирование «пропусками»), что неудобно в эксплуатации;
2) загрязнение воздуха продуктами сухой возгонки (разложения) органической пыли, оседающей на поверхность отопительных приборов;
3) большие теплопотери паропроводов;
4) сокращение срока службы паропроводов в результате попадания воздуха в систему при периодическом ее отключении, вызывающего интенсификацию коррозии, особенно конденсатопроводов.
Недостатки пара как теплоносителя не позволяют использовать его для отопления жилых домов, общежитий, детских и лечебных учреждений, библиотек, музеев и ряда других.
В соответствии со СНиП 2.04.05-86 системы парового отопления рекомендуется устраивать в производственных помещениях (согласно обязательному прил. 10), а также в лестничных клетках, пешеходных переходах, вестибюлях и тепловых пунктах.
Классификация, схемы и оборудование систем парового отопления
Системы парового отопления подразделяют:
По наличию связи с атмосферой,
По величине начального давления пара,
Способу возврата конденсата в котел или в тепловую сеть,
Месту расположения паропровода и схеме стояков.
В настоящее время применяют открытые (сообщающиеся с атмосферой) системы отопления.
По величине давления, подаваемого в систему отопления, различают системы отопления:
Высокого (р изб >0,07 МПа),
Низкого (р изб <0,07 МПа) давления;
Вакуум-паровые (р абс <0,1 МПа).
Вакуум-паровые системы в нашей стране не применяют.
По способу возврата конденсата системы парового отопления подразделяются на:
Замкнутые (конденсат благодаря наклону трубопроводов самотеком возвращается из отопительных приборов в котел или в тепловую сеть);
Разомкнутые (конденсат поступает сначала в конденсаторный бак, а затем перекачивается насосом в котел или в тепловую сеть).
По месту расположения паропровода и схеме стояков системы парового отопления можно выполнять так же, как и системы водяного отопления, т. е. с верхним, нижним и промежуточным распределением пара при однотрубной и двухтрубной схемах обслуживания отопительных приборов.
На рис. 9.1 показана схема замкнутой системы парового отопления низкого давления с верхним распределением пара. Пар из котла по главному стояку 1, вследствие разности давлений в котле и в отопительных приборах, поднимается в магистральный паропровод 2 и далее по паровым стоякам 3 и ответвлениям 4, снабженным вентилями, доходит до отопительных приборов. Здесь пар конденсируется, отдавая в отапливаемое помещение через стенки приборов скрытую теплоту парообразования. Образующийся при этом конденсат по конденсатным стоякам 5 и сборному конденсатопроводу б, прокладываемому с уклоном (не меньше 0,005) в направлении его движения, самотеком возвращается в котел, находящийся значительно ниже отопительных приборов, с тем, чтобы столб конденсата h уравновешивал давление пара в котле. Например, при давлении пара в котле р изб = 0,02 МПа столб конденсата hдолжен быть не менее 2 м.
Для нормального удаления воздуха из системы диаметр конденсатопровода в рассматриваемой схеме должен быть таким, чтобы стекающий конденсат заполнял не больше половины диаметра трубы. Соблюдение этого условия позволяет воздушное пространство конденсатопровода с помощью трубы 7 сообщить с атмосферой 9. Место присоединения трубы 7 к конденсатопроводу должно быть выше уровня воды //-// (см. рис. 9.1) не менее чем на 250мм; запорную арматуру на ней не устанавливают. При этом условии магистральный конденсатопровод никогда полностью не будет заполняться водой. Такие системы называются системами парового отопления с «сухим» конденсатопроводом.
При большой протяженности паропровода в замкнутых системах для уменьшения заглубления котельных конденсатопровод прокладывают ниже уровня воды в котле. Такой конденсатопровод называют «мокрым», так как он весь заполняется конденсатом. Воздух удаляется из системы отопления с «мокрым» конденсато-проводом через специальную воздушную сеть из труб диаметром 15-20 мм, присоединяемую к конденсатным стоякам выше возможного уровня конденсата в них на 250 мм.
Рис.9.1. Схема парового отопления с верхним распределением пара.
Рис.9.2. Система парового отопления с нижним распределением пара.
Система парового отопления низкого давления с нижним распределением пара отличается от системы с верхним распределением главным образом расположением магистрального паропровода, при котором устраивают специальный гидравлический затвор или устанавливают водоотводчик у дальнего стояка для отвода конденсата из стояков и магистрального паропровода (рис. 9.2).
Разомкнутые системы парового отопления (рис. 9.3) применяют при давлении пара Р изб = 30 кПа и выше. В отличие от замкнутой системы конденсат в ней стекает не в котел 1,а в конденсатный бак 3, откуда насосом 2, включаемым автоматически или вручную, подается в котел. В этих системах парового отопления отопительные приборы могут быть расположены на произвольной высоте по отношению к котлу.
Находит применение горизонтальная однотрубная проточная система, экономичная и вполне приемлемая для отопления больших помещений зданий в 1-2 этажа, в которых не требуется индивидуальная регулировка теплоотдачи приборов. Паровое отопление высокого давления Р абс >0,17 МПа обычно принимают в тех случаях, когда пар вырабатывается в заводских котельных и основным потребителем его является производство.
Рассмотрим узел управления и схему парового отопления высокого давления с верхним распределением пара (рис. 9.4). Пар из котельной поступает в узел управления с давлением Ризб=0,6 МПа, которое необходимо производству. Для распределения пара установлен парораспределительный коллектор 2 с двумя ответвлениями.
Так как для системы отопления здания пар может быть использован с давлением р изб не выше 0,3 МПа, то для понижения давления с 0,6 до 0,3 МПа перед вторым парораспределительным коллектором установлен редукционный клапан 3 с обводной линией 4 (на случай ремонта). После редукционного клапана установлен предохранительный клапан рычажного типа 5, отрегулированный на р;!3 б = 0,3 МПа. Для наблюдения за давлением на.торах имеются манометры 1. Из второго парораспределительного коллектора пар поступает по главным стоякам и паропроводам 6 и отопительным стоякам 7 в нагревательные приборы. У приборов на паровой и конденсационной подводках установлены вентили 9; они необходимы для того, чтобы уменьшить пропуск пара в конденсатопровод и выключить приборы. В системе парового отопления высокого давления возникают значительные термические удлинения трубопроводов (до 1,5-2 мм на 1 м). Для компенсации удлинений используют повороты трубопровода и на прямолинейных магистральных трубопроводах устанавливают компенсаторы 8.
Системы парового отопления высокого давления применяют только разомкнутые. Для предотвращения прорыва пара из отопительных приборов в конденсатопровод и конденсационный бак устанавливают конденсатоотводчики 10 или подпорные шайбы, которые пропускают конденсат и задерживают пар.
Рис.9.3. Схема горизонтальной однотрубной проточной разомкнутой системы парового отопления низкого давления с перекачкой конденсата.
1 – котел, 2 – насос для перекачки конденсата, 3 – конденсатный бак
Рис.9.4 Схема системы парового отопления высокого давления с верхним распределением пара.