Лабораторная работа по теплотехнике. Лабораторная работа №3. Лабораторная работа 6 изучение конструкции и принципа работы газового проточного водонагревателя
 Скачать 249.32 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 6 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА РАБОТЫ ГАЗОВОГО ПРОТОЧНОГО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследовать конструкцию газовых проточных водо- нагре-вателей, ознакомиться с их устройством, принципом действия, изучить пра-вила установки водонагревателей в помещениях, порядок включения и вы-ключения и причины основных неисправностей водонагревателей. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 2.1. Устройство и особенности конструкции газовых проточных водонагревателей Нагревание проточной воды для целей горячего водоснабжения в быту, происходит в водонагревателях проточных газовых (ВПГ). Существуют так- же емкостные газовые водонагреватели, которые применяются главным об- разом для отопления (см. лаб. работу №3). Все проточные водонагреватели по тепловой нагрузке делятся на три группы: 33 600, 75 600 и 105 000 кДж/ч; по степени автоматизации — на высший и первый классы. КПД водонагревателей при номинальной нагрузке должен быть не ниже 80%, содержание оксида углерода в продуктах сгора- ния водонагревателя не должно превышать 0,05 %; водонагреватели должны обеспечивать паспортную производительность в пределах расчетных давле- ний газа при наименьшем значении его низшей теплоты сгорания; темпера- тура продуктов сгорания за тягопрерывателем должна быть не менее 180°С. Основные технические характеристики наиболее распространенных проточных газовых бытовых аппаратов приведены в прил. 2. Все основные элементы аппарата типа ВПГ (рис. 2.1) смонтированы в эмалированном кожухе прямоугольной формы. Передняя и боковые стенки кожуха – съемные, что делает удобным и легким доступ к внутренним узлам аппарата для профилактических осмотров и ремонтов без снятия аппарата со стены. На передней стенке кожуха аппарата расположены ручка управления газовым краном, кнопка включения электромагнитного клапана и смотровое окно для наблюдения за пламенем запальной и основной горелок. Вверху размещено газоотводящее устройство, через которые продукты сгорания направляются в дымоход, внизу находится патрубок для подсоединения ап- парата к газовой и водяной сетям. Водонагреватель оборудован инжекционной горелкой с двумя инжекто- рами (рис. 2.2), обеспечивающими поступление первичного воздуха до 60% необходимого для сгорания. Это обеспечивает полное сгорание газа в корот- ких факелах. Теплообменник состоит из огневой камеры и калорифера. Размещенные на наружной стороне огневой камеры змеевики предохраняют стенки камер от перегрева. Рис. 2.1. Аппарат водонагревательный проточный бытовой типа ВПГ Аппарат имеет следующие узлы: газопровод 1, кран блокировочный газовый 2, горелку запальную 3, горелку основную 4, патрубок холодной воды 5, блок водогазогорелочный с тройником горелки 6, теплооб- менник 7, автоматическое устройство безопасности по тяге с электромагнитным клапаном 8, датчиком тяги 9 и термопарой 10, патрубок горячей воды 11 и газоотводящее устройство 12. В первых моделях водонагревателей применялись два змеевика, один для подачи холодной воды к калориферу, другой — горячей воды к раз борному крану. В современных конструкциях ВПГ змеевик делает лишь один оборот вокруг огневой камеры. Рис. 2.2. Инжекционная горелка ВПГ: 1 – тройник с соплами; 2 – пласти-на; 3 – смеситель; 4 – крышка смесите-лей; 5 – распределительная трубка; 6 – сопло 2.2. Принцип работы аппарата Принцип работы аппарата следующий. Газ поступает в электромагнит- ный клапан, кнопка включения которого находится справа от ручки включе- ния газового крана. Газовый блокировочный кран водогазогорелочного блока осуществляет принудительное последовательное включение запальной го- релки и подачу газа к основной горелке. Газовый кран снабжен одной руч- кой, поворачивая которую слева направо, можно фиксировать три положе- ния. Крайнее левое положение обеспечивает закрытие подачи газа на запаль- ную и основную горелки. Среднее фиксированное положение поворотом руч- ки вправо до упора позволяет полностью открыть кран для поступления газа на запальную горелку и закрыть кран для подачи газа на основную горелку. Третье фиксированное положение, достигаемое нажимом на ручку крана в осевом направлении до упора с последующим поворотом до конца вправо, обеспечивает полное открытие крана для поступления газа на основную и за- пальную горелки. Кроме ручной блокировки крана на пути газа к основной горелке име- ются два автоматических, блокировочных устройства. Блокировку поступле- ния газа в основную горелку при обязательной работе запальной горелки обеспечивает электромагнитный клапан, работающий от термопары. Блоки- ровка подачи газа в горелку в зависимости от наличия протока воды через аппарат осуществляется с помощью клапана, имеющего привод через шток от мембраны, расположенной в водогазогорелочном блоке. При нажатой кнопке электромагнитного клапана и открытом положении блокировочного газового крана на запальную горелку через электромагнитный клапан газ по- ступает в блокировочный кран, а далее через тройник — по газопроводу к запальной горелке. При нормальной тяге в дымоходе (разрежение не менее 2,0 Па) термо- пара, нагреваемая пламенем запальной горелки, передает импульс электро- магнитному клапану, который автоматически открывает доступ газа к блоки- ровочному крану. Если тяга нарушена или отсутствует, биметаллическая пластина датчика тяги нагревается уходящими продуктами сгорания газа, от- крывает сопло датчика тяги и газ, поступающий во время нормальной работы аппарата на запальную горелку, уходит через сопло датчика тяги. Пламя за- пальной горелки гаснет, термопара охлаждается, и электромагнитный клапан отключается в течение 60 с, т. е. прекращает подачу газа. Для плавного зажигания основной горелки предусмотрен замедлитель зажигания, работающий при вытекании воды из надмембранной полости как обратный клапан, частично перекрывающий сечение клапана и тем самым замедляющий движение мембраны вверх, а следовательно, и зажигание ос- новной горелки. Основное количество теплоты передается воде через калорифер (см. рис. 2.3). Охлаждение огневой камеры обеспечивается одним витком змеевика. Калорифер 3 собран из одного ряда медных пластин и пересекается тремя гори- зонтальными участками змеевика 4. Теплота передается радиацией, конвекцией и теплопроводностью через металлические стенки, которые находятся в кон- такте с одной стороны с водой, с другой – потоком отходящих газов. Водяная часть блок-крана имеет верхнюю и нижнюю водяные каме- ры, разделенные мембраной из прочной резины. Если открыть водяной вентиль перед колонкой, то верхнюю и нижнюю камеры заполнит вода. По принципу сообщающихся сосудов давление на мембрану сверху и снизу станет одинаковым, т.е. мембрана будет находиться в равновесии. Если от- крыть водоразборный вентиль, то вода потечет через водонагреватель. Минуя подмембранное пространство, вода, прежде чем попасть по соеди- нительной трубе в змеевик, проходит через сопло Вентури (d В =3,4 мм). При прохождении воды через узкую часть сечения скорость ее значитель- но возрастает, за счет чего создается разность давлений над и под мембра- ной. Давление воды в верхней водяной камере блок-крана понизится, а в нижней водяной камере увеличится настолько, что мембрана передвинется в верхнее положение. Шток тарелочки при движении вверх упрется в тол- катель газового клапана, пересилит давление действующей на него пружи- ны и медленно откроет газовый клапан. Если будет открыт газовый кран основной горелки, то газ начнет поступать в горелку и загорится от за- пальника. Рис. 2.3. Принципиальная схема водонагревателя ВПГ: 1 - предохранитель от обратной тяги; 2- газоотводящее устройство; 3- калорифер; 4- змее- вик; 5- огневая камера; 6- запальник; 7- клапан безопасности; 8- клапан блокировки газа; 9 - блок- кран; 10 - вход газа, 11 - вход воды; 12 – горелка; 13 - шариковый замедлитель зажигании; 14 - труб- ка Вентури; 15 – мембрана; 16 - мембранная камера; 17 - выход воды; 18 – кожух; 19 – клапан; 20 – шток; 21 – уплотнение; 22 – биметаллическая пластина Если прекратится подача воды, то давление на мембрану сверху и сни- зу уменьшится, а газовый клапан под действием пружины перекроет газ на горелку. Это предохранит радиатор от распаивания. То же произойдет, если перекрыть водоразборный вентиль. Для автоматизации подачи газа на основ- ную горелку в проточном водонагревателе предусмотрен биметаллический термоклапан. В зону действия термоклапана вводится согнутая биметалличе- ская пластина 22. В холодном состоянии верхняя полоса пластинки находит- ся в горизонтальном положении, вследствие чего клапан 19 через шток 20 удерживается в закрытом положении, перекрывая проход газа на основную горелку. При нагревании биметаллической пластины 22 верхняя полоса ее опускается, что приводит к перемещению клапана и открытию прохода на горелку. В новых конструкциях водонагревателей предусмотрены дополнительные функции авто- матики по блокировке работы основной горелки, например, вместо биметаллического термоклапа- на установлен электромагнитный датчик пламени (рис. 2.4). В зону пламени запальной горелки вве- дена термопара 2, которая является датчиком электродвижущей силы для электромагнитного клапана, управляющего доступом газа к горелке водонагревателя. 2.3. Характерные неисправности ВПГ Основные причины плохого нагрева воды в проточном водонагревате- ле следующие: 1. Высота пламени нормальная, но продолжает поступать холодная во- да. Рекомендуется слегка постучать по радиатору. Если при этом из радиато- ра сыпется сажа, то это означает, что пластины калорифера забиты сажей. Сажа – плохой проводник теплоты, она препятствует теплообмену, и вода, проходя по змеевику, не успевает нагреться. Для устранения неисправности следует снять радиатор и промыть калорифер струей воды. Категорически запрещается соскабливать сажу, так как можно согнуть медные пластины ка- лорифера, и он окажется непригодным для использования. 2. Выход радиатора из строя. У радиатора часто сгорают пластины ка- лорифера или прогорают стенки огневой камеры, вследствие чего снижается его теплообменная способность. В этом случае радиатор следует заменить. Рис. 2.4. Электромагнитный датчик пламени: 1 - запальная горел-ка; 2 - термопа- ра; 3 - основная горелка 3. Отложение в трубках змеевика при жесткой воде накипи препят- ствующей нагреву воды. Необходимо снять радиатор и удалить накипь сла- бым раствором соляной кислоты. 4. Шток газового клапана оказался коротким, отчего клапан открывает- ся не полностью, и к горелке поступает недостаточное количество газа. Если запальник горит, а горелки при водоразборе не загораются, то это свидетельствует о неисправности термоклапана, т. е. о том, что произошло заклинивание штока или клапана. Для устранения неисправности нужно нажать на биметаллическую пластину. Если клапан не откроется, горелку не- обходимо снять. Иногда термоклапан не открывается потому, что недостаточно прогре- вается биметаллическая пластина. Неисправность может возникнуть вслед- ствие понижения давления перед водонагревателем. Это легко устранить, от- крыв водяной кран в раковине. Основная горелка может не включаться также вследствие неисправности мембраны. При разрыве мембраны ее нужно за- менить. При включении водонагревателя может не загореться запальник. При- чина – засорение отверстия запальника. Для устранения неисправности до- статочно снять смеситель запальника и прочистить отверстие. Если это не- поможет, разобрать кран запальника и удалить смазку из отверстия крана. При прекращении разбора горячей воды горелка не гаснет. Эта неис- правность сразу влечет за собой другую — распаивание радиатора. Прежде чем поставить новый радиатор, надо выяснить причину распайки: под газо- вый клапан попал посторонний предмет, вследствие чего клапан не может войти в седло; неисправны пружины или произошло заедание штока клапана. Если обнаружено неполное сгорание газа в горелке водонагревателя, следует установить наличие тяги под колпаком тягопрерывателя. При неисправном калорифере (забит сажей, сгорели или погнуты пла- стины) также нарушается горение газа. В этом случае необходимо прежде устранить неисправность калорифера, а потом регулировать горение газа в основной горелке водонагревателя. Если горелка водонагревателя при включении загорается с хлопком, то пламя запальника или мало, или направлено в сторону от основной горелки. При включении горелки газ загорается не сразу, вследствие чего в огневой камере успевает образоваться взрывоопасная смесь. Чтобы избежать образо- вания взрывоопасной смеси, следует либо увеличить пламя запальника, либо направить его так, чтобы оно было над основной горелкой. 2.4. Установка проточных водонагревателей в помещениях Газовые водонагреватели с отводом продуктов сгорания в дымоходы могут устанавливаться в кухнях квартир, имеющих вентиляционный канал. Двери должны открываться наружу. Объем помещения должен быть не ме- нее 7,5 м 3 . Помещения, в которых устанавливаются водонагреватели, долж- ны иметь для притока воздуха решетки сечением не менее 0,02 м 2 в нижней части двери (стены) или зазоры такой же площади, которые располагаются между дверью и полом. Установка проточных водонагревателей не допускается: в ванных ком- натах и летних кухнях; при номерах гостиниц; в общежитиях; санаториях. Проточные водонагреватели крепят к несгораемым стенам. Трудносго- раемые стены обивают кровельной сталью по листу асбеста толщиной 3 мм. Расстояние между водонагревателем и стеной должно быть не менее 3 см. 2.5. Порядок работы аппарата Включение 1) проверить наличие тяги в дымоходе, поднеся зажженную спичку под верхний колпак газоотводящего устройства; 2) если тяга есть, то открыть общий кран на газопроводе перед аппаратом; 3) открыть вентиль на водопроводной трубе перед аппаратом; 4) повернуть по часовой стрелке ручку блок-крана до упора; 5) нажать на кнопку электромагнитного клапана и, удерживая ее в течение нескольких секунд, поднести зажженную спичку через окошко в кожухе аппарата к запальной горелке; 6) отпустить кнопку электромагнитного клапана после включения, при этом пламя не должно погаснуть; 7) открыть блок-кран на основную горелку, для чего нажать в осевом направлении на ручку газового крана и повернуть ее вправо до упора; 8) открыть требуемый кран для отбора горячей воды, после чего должна включается основная горелка. Отключение 1) повернуть ручку блок-крана против часовой стрелки до упора, при этом будут выключены запальная горелка и электромагнитный клапан; 2) закрыть общий кран на газопроводе; 3) закрыть вентиль на водопроводной трубе; 4) закрыть краны всех водоразборных точек. 2.6. Контрольные вопросы 1. Назовите основные технические характеристики ВПГ. 2. Объясните устройство и принцип действия ВПГ. 3. Объясните назначение мембранной камеры, мембраны, сопла Венту- ри. 4. Что такое замедлитель зажигания и как он действует? 5. Для чего служит блок-кран? 6. Для чего предназначен калорифер проточного аппарата? 7. Почему трубки калорифера имеют оребрение? 9. Объясните устройство и принцип действия электромагнитного кла- пана. 10. Для чего предназначен датчик тяги? 11. Что произойдет, если при работающем аппарате неожиданно пре- кратится подача воды? 12. Перечислите характерные неисправности ВПГ и методы их устра- нения. 13. Расскажите порядок включения и выключения проточного водо- нагревателя. |