Полл. Курс лекций. Общие сведения из теплотехники
 Скачать 4.53 Mb.
|
|
цен- трализованные. В местных системах рассчитанных на одну-две квартиры, вода нагревается вблизи места потребления в газовых водонагревателях, колонках, змеевиках. В централизованных системах вода нагревается в определенном месте (ЦТП, котельная) и затем транспортируется по трубам к многочисленным точкам водорозбора. При этом вода нагревается: в водоподогревателях котельных с паровыми или водогрейными котлами; в водоводяных подогревателях ЦТП, с использованием теплоносителя от квартальных (районных) котельных или ТЭЦ (закрытые системы теплоснабжения); от тепловой сети квартальных (районных) котельных или ТЭЦ (закрытые системы теплоснабжения). В котельных с паровыми или водогрейными котлами вода для горячего водоснабжения нагревается в емкостных или скоростных водонагревателях. Такие системы горячего водоснабжения могут быть с верхней и нижней разводкой (рис. Вода нагревается последующей схеме пар из котла поступает в змеевик емкостного водоподогревателя, нагревает воду, которая находится в межтрубном пространстве и конденсируется. Вода подогретая до 60–70 С под давлением городского водопровода подается в водоразборные краны, а конденсат по конденсатопроводу поступает в котел. Если водоподогреватель находится выше паросборни- ка, конденсат двигается в котел самотеком, а если на уровне или ниже – с помощью насоса. Схема принципиально не изменится, если в водоподогреватель будет подаваться не пара горячая вода от водогрейного котла. В этом случае охлажденная вода через обратный трубопровод поступает в котел для повторного нагревания. Системы горячего водоснабжения разделяются на тупиковую и с циркуляционными стояками. На риса показана тупиковая схема горячего водоснабжения с нижней разводкой, в которой не предусмотрена возможность циркуляции воды при отсутствии водоразбора, в результате чего вода в трубах охлаждается. Поэтому такие схемы предусматриваются в основном в малоэтажных жилых домах, а также в столовых, банях, прачечных, где горячая вода используется беспрерывно. Если к системам горячего водоснабжения домов любой этажности подключены полотенцесушители, тов таких схемах предусматривается циркуляция воды через специальные циркуляционные стояки (рис. 96, б. При этом даже при длительном отсутствии водоразбора в кранах всегда будет горячая вода, так же – в помещениях высотой более четырех этажей, если в них не установлены по- лотенцесушители. Рис. 96. Система горячего водоснабжения с нижней и верхней разводной: а – тупиковая с нижней разводкой; б – с циркулярными стояками и верхней разводкой Паровой котел Емкостный подогреватель П ода ча холодной воды Циркуляционная линия а б Водоподогреватели, их назначение, типы, устройство В системах отопления и горячего водоснабжения используются водоподогреватели (бойлеры) и по конструктивному выполнению подразделяются на емкостные и скоростные (кожухотрубные и пла- стинчатые). Емкостные водоподогреватели. применяются в системе горячего водоснабжения с периодическим разбором горячей воды, т. е. используются как баки-аккумуляторы. Емкостные водоподогреватели типа СТД и Энергия (рис. состоят из корпуса, внутри которого размещен змеевик из стальных труб. Для надежной эксплуатации змеевик устанавливается на опорах, а отдельные части скрепляются скобами 0,005 Вода Вода Рис. 97. Горизонтальный емкостный подогреватель Энергия Холодная вода из водопровода подается в водоподогреватель через нижний патрубок, а нагретая на потребление – через верхний патрубок. Впереди водоподогревателя имеются два патрубка один для подачи пара, другой – для отвода с него конденсата. Против повышения давления воды в водоподогревателе более чем на 10 устанавливается рычажно-грузовой предохранительный клапан. Давление и температуру нагреваемой воды определяется по манометру и термометру. На входе пара в змеевик должен быть клапан или задвижка. Емкостные водоподогреватели выполняются нескольких типоразмеров, и для каждого из них принята определенная поверхность нагрева змеевика, обеспечивающая температуру нагрева воды от до 75 Сна протяжении 1 ч при рабочем давлении пара в змеевике кгс/см 2 (0,5 МПа Емкость водоподогревателя подразделяется на общую и рабочую (выше змеевика). Пароводяные четырехходовые скоростные водоподогревате- ли (рис. 98) состоят из корпуса, к которому на болтах присоединены передняя и задняя камеры (в последней размещен колпак). В водоподогревателе латунные трубки Ж ґ 1 мм или Ж ґ 0,75 мм с обеих сторон ввальцованы в трубные решетки передняя жестко закреплена фланцами между корпусом и передней камерой, а задняя соединена с внутренним колпаком, свободно размещенным в задней камере, которая дает возможность перемещаться и таким образом компенсировать удлинение трубок при их нагреве. Такие водоподогреватели не требуют компенсаторов 6 7 8 9 9 Конденсат Холодная вода Горячая вода Пар Рис.98. Четырехходовой пароводяной скоростной водоподогреватель: 1 – колпак 2 – задняя крышка корпуса 3 – патрубок для выпуска воздуха – патрубок ввода пара 5 – корпус водонагреваеля; 6 – трубная система – передняя крышка корпуса 8 – термометр 9 – патрубок отвода конденсата Холодная вода через входной патрубок поступает в водоподог- реватель, циркулирует по трубам, нагревается и подается в тепловую сеть через выходный патрубок. Пар через верхний патрубок 4 поступает в межтрубное пространство водоподогревателя, нагревает трубки 6 и, конденсируясь, отводится через нижний патрубок В скоростных водоподогревателях такого типа устанавливаются трубки длиной 2 или 4 м Для предотвращения прогиба трубок их устанавливают на специальные опоры. Пароводяные водоподогреватели используются для нагрева воды в системах водяного отопления на котельных с паровыми котлами. Водоводяные водоподогреватели. В системах горячего водоснабжения на ЦТП и котельных используются скоростные водоводя- ные подогреватели (рис. 99, 100). Корпус 1 изготавливается из бесшовной трубы Ж 57–530 мм с поверхностью нагрева 0,37–83,4 м Внутри размещены латунные трубки Ж ґ 1 мм в количестве от 4 до 151 шт. Рис. 99. Водоводяной подогреватель – корпус 2 – трубные доски 3 – трубный пучок – опорные кольца 5 – соединительный калач 6 – переходной патрубок 7 – компенсатор 2 3 4 7 1 6 5 2 Вход сетевой воды Выход сетевой воды Такие водоподогреватели компактны, занимают мало места в котельных или бойлерных. Секции водоподогревателей между собой соединяются с помощью калачей 5. В водонагревателях нагревающая вода подается в межтрубное пространство, нагреваемая проходит по латунным трубкам. Теплообменники пластинчатые разборные. Теплообменники предназначены для теплообмена между различными жидкостями, а также между жидкостью и паром и применяются в качестве холодильников, подогревателей, конденсаторов в различных областях промышленности Теплообменники используются для работы при избыточном давлении до 10 кгс/см 2 (1,0 МПа) и температуре рабочей среды от до +180 Си собираются из унифицированных сборных единиц и деталей и могут иметь поверхность теплообмена от 3 дом Теплообменник состоит из тонких штампованных пластин из нержавеющей стали с гофрированной поверхностью, собранных на раму консольного типа. Рама состоит из неподвижной плиты с закрепленными штангами, прижимной плиты и стяжных болтов. Пластины собираются на раму так, чтобы одна пластина относительно другой была повернута на 180°, причем резиновые прокладки повернуты в сторону прижимной плиты. Пустоты между соседними пластинами являются каналами для прохода теплоносителя. Группа пластин, образовывающих систему каналов, в которых рабочая среда движется только водном направлении, составляет Рис. 100. Водоводяные разъемные подогреватели: а – односекционный; б – многосекционный а б пакет. Один или несколько пакетов, зажатых между неподвижной и прижимной плитами, называются секцией. По углам пластин есть отверстия, которые образуют в собранной секции распределительные коллекторы для теплоносителя. Уплотнение пластин между собой осуществляется по уплотняющему пазу резиновой прокладкой. По щелевым каналам из соответствующих коллекторов по одну сторону каждой пластины движется горячий теплоноситель, по другую холодный. Теплоносители движутся противотоком (рис. Рис. 101. Схема движения теплоносителей в пластинчатом теплообменнике Выход греющего теплоносителя Вход греющего теплоносителя Вход нагреваемого теплоносителя Выход нагреваемого теплоносителя За счет гофрированной поверхности пластин поток жидкости завихряется. Турбулизация и тонкий слой жидкости дают возможность получить высокий коэффициент теплопередачи при сравнительно малых гидравлических сопротивлениях. При появлении на поверхности пластин различных загрязнений теплообменник можно легко и быстро разобрать, очистить и снова запустить в работу. Теплоснабжение. Схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям Теплоснабжение – это централизованное снабжение потребителей теплом с помощью теплоносителей – пара или воды. Различают паровое и водяное теплоснабжения. Паровое теплоснабжение применяется на больших промышленных предприятиях, которые имеют свои котельные или ТЭЦ. Для обеспечения теплом жилищно-коммунального сектора используется вода с температурой до 150 С – водяное теплоснабжение. Система теплоснабжения – это источник теплоснабжения, тепловые сети и потребляющие объекты. В зависимости от числа и характера потребителей теплоснабжение различается: местное – обеспечивает один дом; групповое – для группы близко размещенных домов районное – для жилого района или массива; промышленное. Источником тепла служат теплоэлектроцентрали (ТЭЦ, тепловые электростанции (ТЭС), районные или квартальные котельные. Тепловыми сетями принято называть систему трубопроводов, предназначенную для подачи теплоносителя от источника теплоснабжения к абонентским вводам – узлам присоединения потребителей к тепловым сетям. По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одноступенчатые и многоступенчатые системы теплоснабжения. При ступенчатой – тепловая сеть потребителя непосредственно связана с первичным источником тепла, при многоступенчатой – такой связи нет. Системы отопления присоединяются к тепловым сетям по зависимой и независимой схемам. Температура горячей воды в подающем трубопроводе домовой системы отопления должна быть не более 95–105 С. Если на абонентских вводах температура вышеуказанной, то ее можно снизить подмешиванием охлажденной воды из обратного трубопровода с помощью элеватора (рис. 102, били насоса (рис. 102, в)при присоединении домовой системы по зависимой схеме. На рис. 102 показаны зависимая непосредственная схема (аза- висимая с элеваторным смешиванием (б, зависимая схема с насосным смешиванием (в, независимая схема (г). Рис. 102. Схемы систем отопления – воздухосборник 2 – нагревательный прибор 3 – подающий трубопровод – обратный трубопровод 5 – элеватор 6 – насос 7 – водоподогреватель; 8 – расширительный сосуд 1 2 3 4 3 4 3 4 3 4 5 1 2 1 2 6 6 7 8 2 а б в г Наибольшее распространение получила схема смешивания воды с помощью элеватора. Водоструйный элеватор работает только в том случае, если разность давлений в подающем и обратном трубопроводах составляет 7-15 м вод. ст. (0,07–0,15 МПа Элеватор изготавливается из чугуна или стали и состоит из конического сопла, камеры всасывания, смесительной камеры и диффузора. Вода через коническое сопло, двигаясь с большой скоростью, поступает в смесительную камеру. В кольцевом пространстве между соплом и конусом создается разрежение, под действием которого вода из обратной линии подсасывается в смесительную камеру, смешивается с горячей водой и подается в систему отопления. Схема смешивания воды с помощью элеватора не требует беспрерывного обслуживания и обеспечивает циркуляцию воды в системе отопления за счет давления, создаваемого в котельной или ТЭЦ. В независимой схеме (рис. 102, г) теплоноситель из тепловой сети поступает в водоподогреватель 7, где передает тепло воде, которая выступает в роли теплоносителя для потребителя В этом случае первичный и вторичный теплоносители разделены поверхностью нагрева водоподогревателя. Каждый из них может иметь свои параметры. Для первичного теплоносителя параметры определяются условиями работы источника тепла, для вторичного – требованиями потребителя. Это обеспечивает наиболее экономичную работу ? ? ? ? ? ? ? ? ? ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ И МАЗУТНЫЕ ФОРСУНКИ Газовые горелки, их основные типы. Диффузионные и инжекционные горелки Горелка – это устройство, предназначенное для подачи газа к месту смешения его с воздухом и сжигания, обеспечения стабильного сжигания и регулирования горения. По способу смешивания газа с воздухом горелки различают: без предварительного смешивания (диффузионные); с полным предварительным смешиванием (кинетические); с частичным смешиванием; с неполным смешиванием. По давлению газа – низкого, среднего и высокого давления. По способу подачи воздуха – за счет разрежения в топке путем подсоса воздуха за счет инжекции газовой струей с помощью дутьевого вентилятора Диффузионные горелки. В этих горелках газ смешивается с воздухом не в горелке, а в топке вследствие взаимной диффузии газа и воздуха на границах вытекающего потока. Горелки называют еще горелками внешнего смешивания. Примером такой горелки является диффузионная подовая горелка (рис. 103), представляющая собой трубу с заглушенным торцом. По длине трубы выполнены один или два ряда отверстий, просверленных в шахматном порядке. Диаметр (0,5–3 мм количество отверстий 8 шт. и шаг между ними (Ж отв. 4–16 мм) зависит от производительности горелки. Горелки отличаются простотой конструкции и обслуживания, бесшумностью в работе. Основные недостатки этой горелки связаны с регулированием горения и для полного полного сжигания топлива требуется высокий коэффициент избытка воздуха. Подовая горелка представляет щель 4, стенки которой выполнены из огнеупорного кирпича ив нижней части которой размещается газовый коллектор 1 (Ж 32–80 мм). Газ через отверстия в коллекторе выходит в щель горелки, равномерно распределяясь по ее длине. Воздух для горения поступает в туже щель снизу и перемешивается с газом. В щели начинается горение газа. В процессе работы щель разогревается и обеспечивает надежную стабилизацию пламени на всех режимах работы горелки. Подовые горелки могут работать на низком (130 или 200 мм вод. ст.)и среднем (3 000 мм вод. ст) давлении газа, при естественной и искусственной тяге. При достаточной площади топки для повышения равномерности теплоотдачи и уменьшения теплового напряжения щели устанавливается несколько горелок, расстояние между коллекторами которых мм и более. Расстояние от горелок до боковых стен должно быть не менее 400 мм. Ширина щели в горелке низкого и среднего давления одинакова и составляет 110 мм, номинальное давление воздуха 50 мм вод. ст. Инжекционные горелки. В этих горелках воздух подсасыва- ется за счет инжекции газовой струей, выходящей из сопла с большой скоростью. Рис. 103. Диффузионная подовая горелка – газовый коллектор 2 – кирпич на ребро – колосниковая решетка 4 – огневая щель 1 2 3 4 Газ Инжекционная горелка низкого давления (риса) состоит из трубопровода подачи газа, сопла 2, смесителя, состоящего из кон- фузора 3, горловины 4 и диффузора На выходе из горелки устанавливается огневой насадок 6. Воздух, необходимый для сжигания топлива, подается двумя потоками. Первичный поток в количестве от 30 до 70 % необходимого для полного сжигания топлива поступает за счет инжекции газовой струей. Количество этого воздуха регулируется с помощью регулятора. Вторичный поток воздуха поступает в зону горения за счет разрежения в топке. В инжекционной горелке среднего давления (рис. 104, б) за счет энергии газа подсасываются в смесь 100 % воздуха, необходимого для сжигания топлива. Рис. 104. Схемы инжекционных горелок: а – низкого давления б – среднего давления инженера Казанцева; 1 – воздушно-регулировочная заслонка (шайба 2 – сопло 3 – кон- фузор; 4 – горловина 5 – диффузор 6 – огневой насадок 7 – стабилизатор горения 2 а б 3 4 5 6 1 Воздух На выходе из горелки устанавливается стабилизатор горения который препятствует проскоку пламени в горелку и уменьшает возможность отрыва факела от горелки. Разновидностью инжекционных горелок являются разработанные Укргипроинжпроектом форкамерные горелки получившие широкое применение (рис. 105). Они бывают низкого и среднего давления и работают при номинальном давлении газа соответственно мм вод. ст. (1,3 кПа) и 3 000 мм вод. ст. (30 кПа). Воздух Газ Газ 7 Идентичные по конструкции, горелки состоят из трех частей: заглушенной с одного конца стальной газовой трубы, вдоль которой для выхода газа в один ряд просверлены отверстия Ж 3–6 мм с шагом 140 мм; каменного моноблока с каналами-смесителями сечением мм и высотой мм; форкамеры (туннеля) из огнеупорного кирпича высотой мм Над каждым газовым отверстием имеется свой самостоятельный канал-смеситель прямоугольного сечения. Нагреваясь до 700–800 С, газовоздушная смесь загорается. В дальнейшем основная часть газовоздушной смеси сгорает в форкамере при 1 100– 1 200 Си небольшом коэффициенте избытка воздуха. Смесительные горелки, их устройство и работа Горелки с принудительной подачей воздуха вентилятором называются двухпроводными смесительными (газ и воздух подаются по двум трубами смешиваются в горелке. Горелки работают в основном на низком давлении газа, но некоторые конструкции рассчитаны и на среднее давление. Подача воздуха под давлением дает возможность обеспечить большую тепловую мощность при сравнительно небольших размерах горелки. Газ для лучшего перемешивания выходит через многочисленные отверстия, направленные под углом к потоку воздуха. В зависимости от направления газового потока различают горелки с центральной подачей газа, если поток направлен от центра к периферии, и горелки с периферийной подачей газа, если поток газа направлен от периферии к центру горелки. Во многих конструкциях горелок этого типа воздуху придается вращательное движение. Для этого используются завихрители с постоянными регулируемым углом установки лопаток, горелке придают лепестковую форму или вводится воздух тангенциально в горелку цилиндрической формы. Горелки позволяют регулировать длину и светимость факела, а также подавать к месту горения воздух, предварительно подогретый за счет тепла отходящих газов. Полнота сгорания газа |