Категория: Водяное отопление

Системы парового отопления

Процесс превращения воды в пар подразделяют на две стадии. В первой стадии к воде подводят тепло в количестве, необходимом для доведения ее температуры до кипения, которое возрастает с увеличением давления. Во второй стадии к воде, подогретой до температуры кипения, подводят тепло в количестве, необходимом для ее испарения. Это количество тепла с возрастанием давления уменьшается. Тепло, затрачиваемое на испарение, расходуется на расщепление молекул воды и на ее объемное расширение, не вызывая повышения температуры ни воды, ни пара. Эта теплота носит название теплоты парообразования.

Таким образом, полная теплота сухого насыщенного пара равна сумме теплоты, затраченной на подогрев жидкости до температуры кипения, и теплоты парообразования.

При давлении 1,1 атм температура кипения воды равна 100,8 °С. Теплота парообразования при этом составляет 539,1 ккал/кг.

Если у пара отнять теплоту парообразования, то пар превращается в воду — конденсируется. Температура конденсата равна температуре пара, но теплосодержание конденсата будет равно только количеству теплоты, затраченной на доведение жидкости до температуры кипения.

Указанное свойство пара при конденсации — выделять теплоту испарения — используется в системах отопления.

Паровые системы низкого давления могут выполняться с верхней и нижней разводкой пара. Они могут быть двухтрубными и однотрубными. Последние в силу ряда эксплуатационных недостатков большого распространения не получили.

На рис. 1 показана схема парового отопления низкого давления с верхней разводкой и с сухим конденсационным трубопроводом.

Вследствие разности давлений пара в котле и у нагревательного прибора пар из котла по главному стояку и далее по паровой магистрали и паровым стоякам поступает в нагревательные приборы, снабженные паровым вентилем. В нагревательных приборах пар конденсируется. Образовавшийся конденсат по конденсационным стоякам и конденсационной сборной магистрали самотеком возвращается в котел.

Для нормальной работы системы необходим свободный выход в атмосферу воздуха, которым до пуска системы заполнены трубопроводы и приборы. Этот воздух давлением пара вытесняется из паропроводов в нагревательные приборы, откуда вместе с конденсатом он поступает в конденсационный трубопровод.

Через открытую воздухоотводящую трубу, устанавливаемую в точке, служащей центральным местом удаления воздуха из системы, конденсационный трубопровод сообщается с атмосферой.

Для того чтобы через конденсационный трубопровод отводился воздух, необходимо соблюсти два условия:
1) сечения конденсационного трубопровода должны быть такими, чтобы конденсат не полностью заполнял их и чтобы они имели еще и свободное сечение над водой для размещения и движения воздуха;
2) в конденсационный трубопровод не должна вытесняться вода из котла как во время работы системы, так и во время остановки ее. Для этого конденсатопровод должен прокладываться высоко, выше возможного уровня стояния воды (уровня II—II на рис. 1).

Когда система не работает, вода в котле и вертикальном участке конденсатопровода находится на уровне I—I. При пуске системы под воздействием давления пара на зеркало воды последняя в котле и в вертикальном участке конденсатопровода поднимается до уровня II—II.

Разность уровней II—II и I—I, обозначенная буквой h на рисунке, определяется величиной давления пара, так как этот столб воды уравновешивает это давление.

Например, при давлении пара в котле 0,2 атм высота h равна 2 м. Для того же, чтобы конденсатопровод не был залит водой, он должен находиться выше уровня h и точка 7 выпуска воздуха в атмосферу должна быть поднята над уровнем II—II на 200—250 мм. Поскольку при этих условиях конденсатопровод 6 не будет заполняться водой, он и носит название «сухого» конденсатопровода. При такой схеме все нагревательные приборы во избежание заполнения их конденсатом должны размещаться выше конденсационной линии.

В том случае, когда по ряду причин нагревательные приборы приходится располагать на незначительной высоте над котлом или на одном с ним уровне, применяют разомкнутую схему возврата конденсата в котел.

Рис. 1. Система парового отопления низкого давления с верхней разводкой

В этом случае конденсат самотеком стекает сначала в сборный конденсационный бак, откуда при помощи насоса перекачивается в котел. Конденсационный трубопровод до бака и в этом случае служит также для отвода воздуха и работает с незаполненным сечением. Выпуск воздуха в атмосферу проводится через конденсационный бак.

Для предотвращения выдавливания воды из котла в конденсационный бак при остановке насоса перед последним устанавливают обратный клапан, допускающий проход воды только з сторону котла.

В паровых линиях, по которым пар движется от котла к нагревательным приборам вследствие теплоотдачи трубопроводов в окружающую среду, Ироисходит некоторая конденсация пара. Наибольшее количество конденсата выделяется при пуске системы после перерыва, в период которого трубопроводы сильно охлаждаются. Во избежание возникновения водяных пробок, а тем самым и гидравлических ударов указанный конденсат должен хорошо отводиться из паропроводов в конденсатопроводы через нагревательные приборы. Для этого паровые линии необходимо укладывать с уклоном 0,005 в сторону движения пара, а конденсационные линии с таким же уклоном в сторону котла.

Рис. 2. Схема парового отопления низкого давления с сухим конденсатопроводом и нижней разводкой

На рис. 2 показана схема парового отопления с сухим конденсатопроводом и нижней разводкой. Конструктивно она отличается от схемы с верхней разводкой только положением паровой магистрали. Для отвода конденсата, образуемого в паровой магистрали, последняя в точке а соединяется с конденсатопроводом посредством особой петли.

Петля представляет собой гидравлический затвор V-образной формы, в котором во время работы системы поддерживается разность высот столбов воды h, уравновешивающая давление пара в точке присоединения петли к паровой магистрали. Благодаря этому пар из магистрали не может попасть в конден-сатопровод. В случае непосредственного присоединения паровой магистрали к конденсатопроводу пар прорвался бы в него, что привело бы к гидравлическим ударам и значительной непроизводительной потере пара.

Применяют также схему парового отопления с «мокрым» конденсатопроводом и верхней разводкой. К этим системам относятся такие, в которых конденсатопро-воды полностью заполняются водой и не имеют воздушной емкости для отвода воздуха.

Используется и схема паровой системы отопления с «мокрым» конденсатопроводом и с нижней разводкой. Для отвода образующегося в- паровой магистрали конденсата в этом случае не требуется устройства петли, так как сами конденсационные стояки заполнены конденсатом до уровня, обеспечивающего наличие гидравлического затвора, препятствующего пару проникнуть в конденсационную магистраль.

Из рассмотренных систем наиболее экономичными являются системы с нижней разводкой пара, так как при них уменьшается длина стояков, а общая длина трубопроводов получается меньшей, чем при верхней разводке.

Нижняя разводка выгоднее верхней также и в отношении потерь тепла трубопроводами. При верхней разводке эти потери больше, так как паровая магистраль прокладывается обычно по чердаку. При нижней разводке теплоотдача магистрали используется для отопления зданий.

Наряду с этим верхняя разводка имеет некоторые преимущества перед нижней в эксплуатационном отношении. При верхней разводке нет необходимости в устройстве петель, требующих периодической очистки от грязи. Система с верхней разводкой бесшумна, так как на всем протяжении трубопроводов, за исключением главного подъемного стояка, образующийся в паровых линиях конденсат движется в одном направлении с паром. В системах же с нижней разводкой образующийся в паровых стояках конденсат движется навстречу пару, что может вызвать гидравлические удары и шум в системе.

Вопрос о выборе «мокрого» или «сухого» конденса-топровода решается в зависимости от местных условий. При этом следует иметь в виду, что при «сухом» кон-денсатопроводе отпадает надобность в прокладке воздушной линии, но диаметры самого конденсатопровода несколько большие, чем «мокрого», так как они служат и для отвода воздуха.

Конденсатопроводы больше, чем другие части систем, поддаются ржавлению (коррозии). Поскольку «мокрый» конденсатопровод полностью заполнен водой, он меньше подвергается коррозии, чем «сухой», несущий и воду, и воздух.

Системы парового отопления высокого давления выполняют с верхней и нижней разводкой пара.

Обычно паром высокого давления системы снабжаются из общих заводских котельных, обслуживающих также и технологические нужды. Для отопления чаще всего применяют пар с давлением не выше 2— 3 атм. Если из котельной поступает пар более высокого давления, чем требуется для отопления, то устанавливается редукционный клапан — прибор, при помощи которого давление пара может быть снижено до требуемой величины.

Конденсат из системы поступает в конденсационный бак, откуда центробежным насосом перекачивается в котлы.

Во время работы систем отопления температура трубопровода становится примерно равной температуре теплоносителя, а во время перерывов трубопровод остывает.

Температурные колебания вызывают расширение и сжатие труб. При больших длинах трубопровода и больших температурных колебаниях, имеющих место в системах парового отопления, изменение длины труб становится значительным, поэтому во избежание разрыва трубопроводов приходится применять специальные устройства, так называемые компенсаторы. В домовых водяных системах, в которых колебания температур бывают не выше 60—70 °С и где длина прямолинейных участков невелика и имеется много поворотов и углов, компенсаторы обычно не применяют, а компенсация осуществляется за счет незначительной деформации труб в углах и в местах поворотов.

Наибольшее применение в паровых системах и в водяных с температурой воды выше 95° С имеют гнутые из труб П-образные компенсаторы, устанавливаемые на прямолинейных участках трубопроводов между двумя мертвыми точками, т. е. двумя опорами, неподвижно закрепляющими трубопровод.

Во избежание скопления в них конденсата или воздуха гнутые компенсаторы устанавливают в горизонтальном положении параллельно оси трубы.



Водяное отопление - Системы парового отопления

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Водяное отопление"