Parní ohřev: schéma a vlastnosti

§ 33. Vlastnosti páry jako nosiče tepla v otopných soustavách. Rozsah parních topných systémů.

Parní topné systémy využívají vlastnosti páry během kondenzace k uvolnění latentního tepla fázové přeměny. Při kondenzaci 1 kg páry v topném zařízení přijme místnost asi 2260 kJ tepla.

Ve srovnání se systémy ohřevu vody mají systémy parního ohřevu následující výhody:

1) v důsledku nízké hustoty páry se pohybuje vysokou rychlostí, v důsledku čehož jsou vyžadovány menší průměry tepelných trubic než u ohřevu vody, takže náklady na tepelné trubice v parních topných systémech jsou nižší než v systémech ohřevu vody ;

2) větší koeficient přenosu tepla z páry na stěny topného zařízení (kvůli vysokému latentnímu teplu fázové přeměny), díky tomu a vysoké teplotě páry, povrchová plocha topných zařízení v páře otopných soustav je přibližně o 25 – 30 % méně než u soustav ohřevu vody;

3) rychlé vytápění prostor a odstavení systému;

4) možnost využití topných systémů ve výškových budovách díky nízké hustotě páry.

Spolu se všemi uvedenými pozitivními vlastnostmi má však pára řadu významných nevýhod:

1) nemožnost centrální vysoce kvalitní regulace (změny teploty chladicí kapaliny) dodávky tepla, v důsledku čehož je obtížné udržovat konstantní a rovnoměrnou teplotu v místnosti; zajištění konstantní teploty je dosaženo pravidelným vypínáním systému (ovládání „průchody“), což je nepohodlné;

2) znečištění ovzduší produkty suché sublimace (rozkladu) organického prachu usazujícího se na povrchu topných zařízení;

3) velké tepelné ztráty parovodů;

4) snížení životnosti parovodů v důsledku vnikání vzduchu do systému při periodických odstávkách způsobujících zesílenou korozi, zejména kondenzátních potrubí.

Nevýhody páry jako nosiče tepla neumožňují její použití pro vytápění obytných budov, ubytoven, dětských a zdravotnických zařízení, knihoven, muzeí a řady dalších.

V souladu s SNiP 2.04.05-86 se doporučuje instalovat parní topné systémy v průmyslových prostorách (podle povinné přílohy 10), stejně jako na schodištích, přechodech pro chodce, vestibulech a topných bodech.

§ 34. Klasifikace, schémata a zařízení parních topných systémů

Systémy parního vytápění se dělí: podle přítomnosti spojení s atmosférou, podle počátečního tlaku páry, způsobu vracení kondenzátu do kotle nebo do topné sítě, umístění parovodu a rozmístění stoupaček. V současné době se používají otevřené (komunikující s atmosférou) topné systémy.

Na základě tlaku dodávaného do topného systému se rozlišují topné systémy vysoký (R_chata > 0,07 MPa), nízká (р_chata < 0,07 MPa)tlak a vakuum-pára (р_{břišní svaly} < 0,1 MPa). Vakuové parní systémy se u nás nepoužívají.

Podle způsobu návratu kondenzátu se parní topné systémy dělí na Zavřeno (kondenzát se vlivem sklonu potrubí samospádem vrací z topných zařízení do kotle nebo do topné sítě) a OTEVŘENO (kondenzát nejprve vstupuje do nádrže kondenzátoru a poté je čerpán do kotle nebo do topné sítě).

V závislosti na umístění parovodu a uspořádání stoupaček lze parní otopné soustavy konstruovat stejně jako otopné soustavy vodní, tzn. s horním, spodním a mezilehlým rozvodem páry pro schémata obsluhy jednotrubkových a dvoutrubkových topných zařízení.

Pojďme k jednotlivým schématům. Na Obr. Na obrázku 9.1 je schéma uzavřeného nízkotlakého parního topného systému s horním rozvodem páry. Pára z kotle přes hlavní stoupačku 1, vlivem rozdílu tlaků v kotli a v topných zařízeních stoupá do hlavního parního potrubí 2 a dále podél stoupaček 3 a větví 4, vybavené ventily, dosáhne topných zařízení. Zde pára kondenzuje a uvolňuje latentní výparné teplo do vytápěné místnosti stěnami zařízení. Vznikající kondenzát podél stoupaček kondenzátu 5 a vedení sběru kondenzátu 6, uložený se sklonem (nejméně 0,005) ve směru svého pohybu se samospádem vrací do kotle, který je výrazně níže než topné spotřebiče, takže sloupec kondenzátu h vyrovnal tlak páry v kotli. Například při tlaku páry v kotli р_chata = 0,02 MPa kolona kondenzátu h musí být alespoň 2 m.

Pro normální odvod vzduchu ze systému musí být průměr potrubí kondenzátu v uvažovaném schématu takový, aby protékající kondenzát zaplňoval ne více než polovinu průměru potrubí. Dodržení této podmínky umožňuje vzduchový prostor potrubí kondenzátu pomocí potrubí 7 komunikovat s atmosférou 9. Místo připojení potrubí 7 k potrubí kondenzátu musí být nad hladinou vody II – II (viz obr. 9.1) ne méně než 250 mm; nejsou na něm instalovány uzavírací ventily. Za těchto podmínek nebude hlavní potrubí kondenzátu nikdy zcela naplněno vodou. Takové systémy se nazývají suché parní topné systémy.

Pokud je parní potrubí v uzavřených systémech dlouhé, pro snížení hloubky kotelen se potrubí kondenzátu pokládá pod hladinu vody v kotli. Takové potrubí kondenzátu se nazývá „mokré“, protože je zcela naplněno kondenzátem. Vzduch je z topného systému odváděn „mokrým“ potrubím kondenzátu speciální vzduchovou sítí trubek o průměru 15-20 mm, napojených na stoupačky kondenzátu 250 mm nad možnou hladinou kondenzátu v nich.

Rýže. 9.1. Parní topný systém s horním rozvodem páry.

Rýže. 9.2. Systém parního ohřevu se spodním rozvodem páry.

Nízkotlaký parní otopný systém se spodním rozvodem páry se od systému s horním rozvodem liší především umístěním hlavního parovodu, ve kterém je instalován speciální hydraulický ventil nebo je na vzdálené stoupačce instalován odtok pro odvod kondenzátu z rozvodu páry. stoupačky a hlavní parní potrubí (obr. 9.2).

Otevřené parní topné systémy (obr. 9.3) se používají při tlaku páry р_chata = 30 kPa a více. Na rozdíl od uzavřeného systému kondenzát v něm nestéká do kotle 1a do nádrže na kondenzát 3, odkud je čerpadlo 2, spínané automaticky nebo ručně, přiváděno do kotle. V těchto parních topných systémech mohou být topná zařízení umístěna v libovolné výšce vzhledem ke kotli.

Používá se horizontální jednotrubkový průtokový systém, který je ekonomický a zcela přijatelný pro vytápění velkých místností v budovách 1-2 podlaží, ve kterých není vyžadováno individuální nastavení přenosu tepla zařízení. Vertikální jednotrubkové topné systémy s nosičem tepla – pára v SSSR nebyly široce používány. Vysokotlaký parní ohřev р_{břišní svaly} > 0,17 MPa se obvykle odebírá v případech, kdy pára vzniká v továrních kotlích a jejím hlavním odběratelem je výroba.

Uvažujme řídicí jednotku a vysokotlaký parní topný okruh s horním rozvodem páry (obr. 9.4). Pára z kotelny vstupuje pod tlakem do řídící jednotky р_chata = 0,6 MPa, který je nutný pro výrobu. Pro rozvod páry je instalován parní distribuční rozdělovač 2 se dvěma větvemi.

Protože pro systém vytápění budov lze použít páru s tlakem р_chata ne vyšší než 0,3 MPa, pak pro snížení tlaku z 0,6 na 0,3 MPa je před druhý parní distribuční rozdělovač instalován redukční ventil 3 s bypass line 4(v případě opravy). Za redukčním ventilem je instalován pákový pojistný ventil 5, upraveno na р_chata = 0,3 MPa. Pro sledování tlaku na rozdělovačích jsou k dispozici manometry 1. Z druhého parního distribučního potrubí proudí pára hlavními stoupačkami a parovodem 6 a topné stoupačky 7 v topných spotřebičích. Na potrubí páry a kondenzátu jsou instalovány ventily 9; jsou nezbytné pro omezení průchodu páry do potrubí kondenzátu a vypnutí zařízení. Ve vysokotlakém parním topném systému dochází k výraznému tepelnému prodloužení potrubí (až 1,5–2 mm na 1 m). Pro kompenzaci prodloužení se používají odbočky potrubí a kompenzátory jsou instalovány na přímých hlavních potrubích. 8.

Rýže. 9.3. Schéma horizontálního jednotrubkového průtokového otevřeného systému nízkotlakého parního vytápění s čerpáním kondenzátu

1 – kotel; 2 — čerpadlo pro čerpání kondenzátu; 3 – nádrž na kondenzát.

KONDENZÁT DO KOTELNY

Obr. 9.4. Schéma vysokotlakého parního topného systému s horním rozvodem páry.

Vysokotlaké parní topné systémy se používají pouze v otevřeném stavu. Aby se zabránilo pronikání páry z topných zařízení do potrubí kondenzátu a kondenzační nádrže, jsou instalovány lapače kondenzátu 10 nebo zadržovací podložky, které umožňují průchod kondenzátu a zadržují páru.

Potřeba vytápět své domovy vznikla již u primitivních lidí. Topný systém má svůj vývoj a historii. Jako zdroj tepla byl použit oheň.

Ve starém Římě se používal hypokaustový systém: horká pára nebo produkty spalování procházely výklenky ve zdech. V budoucnu se v obydlích začala stavět krby a kamna, ve kterých se spalovalo palivové dříví a uhlí.

Parní stroj vynalezl koncem 18. století strojní inženýr James Watt. Jeho vzhled byl revolučním impulsem v průmyslové výrobě. Steam se začal používat v podnicích.

James Watt ve své továrně vytvořil vytápění na bázi páry. Byl to první parní systém vytápění. Stalo se to roku 1770 v Anglii. V 19. stol Tato technika byla použita pro centrální vytápění vícepodlažních budov. Jaký je princip fungování parního ohřevu? Jaké jsou jeho klady a zápory?

Topná charakteristika

Navzdory skutečnosti, že první parní topný systém byl vytvořen v Evropě, ruští inženýři se této myšlenky chopili. V roce 1816 bylo v Petrohradě instalováno parní vytápění skleníků. V roce 1900 měla většina luxusních a bytových domů ústřední topení, vodu nebo páru.

V moderních vícepodlažních budovách se praktikuje ohřev vody. V systému cirkuluje horká voda. Co je to parní ohřev? Jaké jsou principy fungování systému?

Parní vytápění zahrnuje vytápění místnosti pomocí páry. Nahrazuje vodu v potrubí a radiátorech. Toto vytápění se používá v soukromých domech, podnicích a pro vytápění skleníků a garáží. Principiální schéma parního ohřevu je následující:

1. V bojleru je voda. Ohřívá se hořákem.
2. Při varu vzniká pára, která je vstřikována do potrubí a do radiátorů místnosti.
3. Pára vydává teplo, ochlazuje se a přeměňuje se na kondenzát.
4. Kondenzát se usazuje na spodní stěně potrubí.
5. Potrubí se instaluje v mírném sklonu ke kotli, aby se kondenzát opět dostával do kotle.
6. Proces se opakuje.
7. Voda, která se usadí v potrubí, má vysokou teplotu. Lze jej použít pro technické potřeby nebo pro vytápění malých místností a přístavků.
8. Pokud se vlivem gravitace kondenzát vrací zpět do kotle, pak je okruh uzavřen.
9. V některých případech je voda, která se hromadí v potrubí, násilně odváděna do samostatného kotle. K tomu použijte čerpadlo. Tento systém má otevřený okruh.

Nedoporučuje se instalovat tento typ vytápění sami. Je nutné prostudovat parní topný okruh a jak funguje. Pečlivě zvažte všechny propojovací uzly a zařízení, která jsou určena k řízení všech procesů systému.

Princip fungování parního vytápění není složitý, ale pro pec, ve které se ohřívá voda, se doporučuje vybavit samostatnou místnost, kotelnu. Stěny jsou vyrobeny ze žáruvzdorného materiálu. Musí vydržet 75 minut. pod vlivem ohně. Materiál na dveře musí vydržet minimálně 30 minut. dopadu ohně. V kotelně musí být zajištěno větrání.

Odrůdy schématu

Schéma vytápění se neustále zlepšuje, takže je bezpečnější a pohodlnější. Pára je přiváděna do linky pod určitým tlakem. Pro průmyslovou výrobu, vyžaduje-li to technologický postup, lze použít ohřev pomocí vysokého tlaku páry.

Zajistěte uzavřený systém: je zcela utěsněný. Tlak na výstupu z kotle je 0,59 MPa. Platné parametry jsou od 170 do 600 kg/m2.

Pro vytápění obytných prostor je určeno nízkotlaké parní vytápění od 100 do 170 kg/m2. Parní kotel je instalován v samostatné budově.

Při instalaci se používá otevřené schéma, ve kterém je vybavena nádrž na kondenzát a čerpadlo, které jej čerpá z nádrže do kotle. Tento typ parního vytápění je instalován v soukromém domě, ve skleníku, v garáži.

Pro efektivní využití chladicí kapaliny energetici vytvořili vakuově-parní topné systémy. Tlak v nich se blíží 1 kg / m2.

Systém je uzavřený, vybavený kapilárním zařízením, které je určeno pro sběr kondenzátu a jeho odvod do kotle. Vzduch je čerpán z potrubí. K vytvoření určitého vakua se používají speciální zařízení. Odborníci poznamenávají, že vakuově-parní systémy mají vysokou účinnost. Jejich použití je bezpečné.

Schéma parního ohřevu může být jednotrubkové nebo dvoutrubkové. U jednotrubkového topného systému prochází kondenzát a pára jednou trubkou. Pro instalaci zvolte trubky s velkým průměrem a silnou stěnou.

Pokud použijete toto schéma, bude obtížné upravit teplotu. Udělejte to snížením nebo zvýšením výkonu kotle. Přitom teplota vzduchu v jednotlivých místnostech domu může být značně snížena nebo nadhodnocena.

Dvoutrubkový systém zahrnuje separaci páry a kondenzátu. Kapalina a pára cirkulují v různých potrubích: tvoří uzavřený systém.

V radiátorech jsou instalovány ventily pro regulaci teploty. Výkon kotle přitom bude konstantní, všechny místnosti v domě budou vytápěny rovnoměrně.

K vytápění kotle se používá pevná, kapalná paliva nebo plyn. Instalují se plynové nebo vodotrubné kotle. Zařízení na vodovodní potrubí je charakterizováno jako bezpečnější.

Kotel je válec, podél kterého jsou trubky. Plní se vodou. K zahřívání dochází v důsledku hořáku. Teplota vody v trubkách stoupá, tvoří se pára, která je odváděna do topného systému.

Zařízení pro plynové potrubí je méně žádané. Místo vody obsahují trubky plyn nebo produkty spalování. Voda cirkuluje v samotném válci. Plyn ohřívá vodu, dochází k vypařování. Pára je odváděna potrubím do systému potrubí a radiátorů.

V soukromých domech se instaluje dvouokruhová dálnice. To umožňuje nejen řídit teplotu v potrubí, ale také přijímat horkou vodu. Při parním ohřevu se potrubí a radiátory ohřívají až na 100 0C. Při kontaktu se zařízením může dojít k těžkým popáleninám. Na baterie a potrubí jsou instalovány ochranné štíty.

Pro instalaci dálnice se volí pozinkované ocelové nebo měděné trubky. Nesmí být použit plastový materiál, přestože výrobce deklaruje odolnost vůči vysokým teplotám.

Teplota páry, která je přiváděna do potrubí, přesahuje 170 0С. Hrozí deformace a prasknutí potrubí. Jaké jsou výhody a nevýhody parního ohřevu?

Výhody a nevýhody

Parní vytápění je efektivní pro velké i malé místnosti. Teplota v místnosti velmi rychle stoupá. To je nepochybná výhoda. Schéma potrubí není třeba komplikovat instalací radiátorů: postačí potrubí vedoucí horkou páru.

• Parní vytápění lze instalovat ve venkovských domech a zimních domech. Pokud není potřeba topit, kotel se jednoduše vypne. Dálnice se nerozmrzne.
• Atraktivní jsou náklady na instalaci vytápění, snadná údržba a provoz.
• Pokud je možné se napojit na centrální plynovod, pak si pořídí plynový kotel, který ušetří finance majitele domu.

Navzdory výhodám parního ohřevu má také své nevýhody. Vždy existuje riziko mimořádné události. Pokud zvolíte špatné zařízení nebo nainstalujete potrubí špatně, pára pod tlakem může roztrhnout potrubí nebo radiátor.

Členové domácnosti nebo zvířata mohou utrpět vážné popáleniny. Při instalaci zařízení se vždy obracejí na specialisty, aby se vyhnuli nouzovým situacím.