Система отопления с естественной циркуляцией
Система отопления с естественной циркуляцией не предусматривает применение циркуляционных насосов для переноса теплоносителя по системе отопления. Системы отопления с естественной циркуляцией обычно применяются для отопления не больших одно или двухэтажных домов площадью до 150 кв.м.
Движение теплоносителя осуществляется за счет естественной конвекции. Более плотный теплоноситель из более холодной обратной ветви системы отопления поступает в котел и выдавливает вверх из котла менее плотный уже нагретый теплоноситель. Горячий теплоноситель, проходя через нагревательные приборы системы отопления (радиаторы), остывает и по обратной ветви опять поступает в котел. Процесс повторяется.
Основным достоинством системы отопления с естественной циркуляцией (при использовании газового котла в качестве теплового генератора) является ее полная независимость от электричества.
Циркуляционное давление такой системы зависит от перепада высот установки котла и отопительного прибора. Для надежной работы системы отопления с естественной циркуляцией рекомендуется устанавливать котел в подвальном помещении (в самой нижней точке системы отопления). Если котел и радиаторы системы отопления устанавливаются приблизительно на одном уровне (без использования подвальных помещений), то используют верхнюю раздачу теплоносителя (подающая труба от котла сначала поднимается на максимальную высоту под потолок, а затем при подходе к радиаторам опускается вниз). Для уменьшения гидравлического сопротивления при проектировании системы отопления с естественной циркуляцией используются трубы с достаточно большим внутренним диаметром (не менее 50 мм). Кроме того при монтаже необходимо строго выдержать правильные углы наклона при установке труб и угловых переходов. Они не должны иметь минусового горизонтального наклона, чтобы исключить образование воздушных пробок.
Обычно в системах отопления с естественной циркуляцией для компенсации увеличения объема теплоносителя при нагреве используются расширительные баки открытого типа.
В системах отопления с естественной циркуляцией используются как последовательная схема подключения радиаторов (однотрубная), так и параллельная (двухтрубная).
При последовательной схеме подключения теплоноситель последовательно передается по радиаторам от первого к последнему. Недостаток такой схемы в том, что теплоноситель, проходя по радиаторам, остывает, и как следствие в каждом последующем радиаторе теплоноситель может отдать меньшее количество тепла, тем самым снижая эффективность каждого последующего радиатора.
Естественная циркуляция отопления
Смотрите это видео на YouTube
При параллельной схеме используются две трубы (первая для подачи теплоносителя, вторая – для отвода), к которым параллельно подключены все радиаторы. В этом случае, температура на входе всех радиаторов одинакова, и все радиаторы работают с той же эффективностью. Кроме того, двухтрубная система позволяет устанавливать дополнительную запорную и регулирующую арматуру на каждый радиатор, что позволяет производить замену конкретного радиатора или регулировать его теплоотдачу без влияния на работу остальных радиаторов, включенных в систему. Еще одно дополнительное преимущество двухтрубной системы отопления в том, что ее ввод в эксплуатацию можно проводить поэтапно.
По своим эксплуатационным характеристикам двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией предпочтительнее однотрубной, однако, с точки зрения затрат на изготовление однотрубная система дешевле двухтрубной. Поэтому, окончательный выбор: какую систему использовать, остается за потребителем.
§ 50. Системы отопления с естественной циркуляцией воды / Глава XV. Системы водяного отопления / Центральное отопление / Санитарно-технические работы
Принципиальная схема системы отопления с естественной циркуляцией (рис. 89) состоит из котла 1 (или водоподогревателя), подающего 2 и обратного 7 трубопроводов, нагревательных приборов 5 и расширительного сосуда 3.
Ряс. 89. Схема водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды: 1 — котел, 2 — подающий трубопровод, 3 — расширительный сосуд, 4, 6 — стояки, б — нагревательный прибор, 7 — обратный трубопровод
Нагретая в котле вода поступает по подающему трубопроводу и стоякам в нагревательные приборы, отдает им часть своего тепла на компенсацию потерь тепла через наружные ограждающие конструкции здания, затем по обратному трубопроводу возвращается в котел, где вновь подогревается до необходимой температуры, и далее цикл повторяется.
Вода в системе отопления перемещается под действием гравитационного давления, которое расходуется на преодоление сопротивлений в сети трубопроводов. Эти сопротивления вызываются трением воды о стенки труб, а также наличием в системе местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относятся: ответвления и повороты трубопроводов, арматура и сами нагревательные приборы. Чем больше сопротивлений возникает в трубопроводе, тем больше должно быть гравитационное давление.
Циркуляционный напор зависит от разности отметок центра котла и центра нижнего прибора. Чем больше эта разность, тем больше будет циркуляционный напор.
Системы центрального водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками, а также однотрубные с верхней разводкой.
Рис. 90. Схема двухтрубной системы водяного отопления с естественной циркуляцией и верхней разводкой:
1 — котел, 2 — подающий трубопровод, 3 — обратный трубопровод, 4 — нагревательные приборы, 5 — краны двойной регулировки, 6 — расширительный сосуд, 7 — ручной насос
В двухтрубной системе водяного отопления с естественной циркуляцией воды и верхней разводкой (рис. 90) вода из котла поднимается вверх по подающему трубопроводу 2 и далее поступает по стоякам и подводкам в нагревательные приборы 4. От нагревательных приборов вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратный трубопровод и из нее в котел. Каждый прибор данной системы отопления обслуживается двумя трубопроводами — подающим 2 и обратным 3, поэтому такая система называется двухтрубной.
Двухтрубная система отопления с нижней разводкой отличается от системы с верхней разводкой тем, что подающий трубопровод прокладывается понизу рядом с обратным и вода по подающим стоякам движется снизу вверх. Пройдя через нагревательные приборы, вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратную магистраль и из нее в котел.
Циркуляция котла и номер циркуляции
Мухаммед Закий К.Мухаммед Закий К.
Инженер-котельщик/Инженер-планировщик | Технический консультант по подбору персонала | Технический писатель (фрилансер) | Примавера Консультант
Опубликовано 18 марта 2023 г.
+ Подписаться
Течение воды или пара внутри труб котла называется циркуляцией. В котле должна поддерживаться достаточная циркуляция для отвода тепла и охлаждения поверхностей труб, чтобы поверхности труб могли поддерживаться при ограниченной температуре материала труб.
Если вода или пар поступает в контур на входе и выходит на выходе, это называется однократной циркуляцией. Если часть воды или пара, выходящих из выхода, возвращается на вход, это называется рециркуляцией. В котлах следующие детали будут иметь однократную циркуляцию
- Экономайзер
- Супернагреватель
- Догреватель
Водостенные трубы котла будут иметь однократную или рециркуляционную систему. В большинстве котлов используется система рециркуляции.
Типы циркуляции
Циркуляция внутри котла может производиться самотеком (за счет разности плотностей) или механическим способом с использованием циркуляционного насоса. Существует три типа циркуляции:
- Естественная циркуляция
- Вспомогательная циркуляция
- Принудительная циркуляция
Естественная циркуляция
Естественная циркуляция используется в рециркуляционных котлах. Вода, поступающая в экономайзер, попадает в барабан, а затем движется вниз по опускным трубам, находящимся в ненагреваемой зоне. Эта вода поступает в нижний кольцевой коллектор и движется вверх по трубам водяных стенок, где происходит процесс преобразования пара, и снова поступает в барабан. В барабане паровая вода отделяется, а оставшаяся вода снова поступает в сливной патрубок. Этот процесс непрерывен. Водостенная труба состоит из пароводяной смеси, которая имеет меньшую плотность по сравнению с водой в опускных трубах. Следовательно, за счет этой разности плотностей пара и воды происходит естественная циркуляция по принципу термосифона. По мере увеличения рабочего давления в котле разница плотностей воды и пара уменьшается, поэтому движущей силы будет недостаточно для обеспечения циркуляции. Следовательно, естественная циркуляция ограничена 175 кг/см2.
Вспомогательная циркуляция
Для рециркуляционных котлов, работающих более 175 кг/см2, циркуляция пароводяной смеси обеспечивается механическими насосами для преодоления потерь на трение в трубах. Насос, называемый циркуляционным насосом котла, будет размещен между барабаном и входом в трубы водяной стенки. Иногда на входе в трубы размещают пластины с отверстиями для контроля получаемого тепла. Такой системой является контролируемая циркуляция.
Принудительная циркуляция
В однопроходных котлах, работающих при докритическом давлении или выше критического давления, вода от питательного насоса подается непосредственно на вход теплопоглощающих контуров.
Число циркуляции
Число циркуляции – это отношение количества пароводяной смеси, протекающей по контуру, к количеству произведенного пара. Например. если на каждый кг произведенного пара циркулирует 10 кг воды, то число циркуляции равно 10. Число циркуляции для котла будет определяться с учетом многих факторов, особенно для обеспечения пузырькового кипения.
Чем выше номер циркуляции, тем ниже вероятность образования накипи в трубах котла и выхода из состояния пузырькового кипения (ДНК), но требуется большая площадь поверхности.
Общая практика, принятая для номера циркуляции в различных котлах:
- Промышленный котел с естественной циркуляцией – от 10 до 15
- Бытовой котел с естественной циркуляцией – от 7 до 9
- Котлы с принудительной циркуляцией – от 2 до 4
- Принудительная циркуляция/один раз сквозной котел – 1
Система циркуляции питательной воды котла
Перейти к содержимомуby Shiv Kumar
В этой статье мы узнаем о системе циркуляции питательной воды котла, естественной, принудительной, комбинированной циркуляции и продувочной воде.
Система циркуляции питательной воды для котлов
- Питательная вода для котлов на электростанциях играет решающую роль в производстве пара.
- В случае водотрубного котла
- Как правило, водяные трубы соединяются между корпусом котла вверху и трубным коллектором внизу в случае водотрубного котла
- Эта питательная вода циркулирует внутри трубы, корпуса котла и коллектора.
- Скорость производства пара пропорциональна скорости циркуляции воды.
- Скорость циркуляции должна быть достаточной для отвода тепла от поверхностей труб.
- Медленная циркуляция воды может привести к образованию больших пузырей и, следовательно, к возгоранию трубки.
- Эта циркуляция питательной воды должна быть однонаправленной, то есть в одном направлении.
- Применяются два типа циркуляции питательной воды
- Естественная циркуляция под действием силы тяжести.
- Принудительная циркуляция с использованием насосов. или
- Обычно используется сочетание естественного и силового воздействия.
Естественная циркуляция
Ниже представлена схема естественной циркуляции питательной воды котла.
- Нагрев стояков горячими дымовыми газами, выходящим из топки, вызывает циркуляцию воды и выделение пара в барабане котла.
- Изменение плотности питательной воды в стояке и пароводяной смеси в стояке облегчает циркуляцию воды.
- Плотность воды и пара низкая, и тепло поглощается стояком.
- В барабан котла подается насыщенный пар меньшей плотности.
- Сочетание воды с низкой плотностью в сливном стакане создает необходимую силу для установления циркуляции.
- Отношение между смесью воды и пара, поступающей в барабан, и производимым паром называется коэффициентом циркуляции.
- При увеличении подводимой теплоты выход пара и коэффициент циркуляции увеличиваются до определенного предела.
- Увеличение тепловложения снижает расход.
- Следовательно, необходимо спроектировать водяной контур таким образом, чтобы рабочая точка всегда находилась в области возрастающей части кривой.
Принудительная циркуляция и комбинированная циркуляция
- Принудительная или принудительная циркуляция в котлах использует внешний насос для подачи воды или пара через контуры котла. Одна из таких систем, называемая прямоточной циркуляцией, показана на рисунке выше
- Эта комбинированная циркуляция включает как естественную циркуляцию под действием силы тяжести, так и принудительную циркуляцию с использованием внешнего насоса. Такая система циркуляции показана на рисунке выше
Питательная вода
- Питательная вода играет решающую роль в электростанциях для производства пара.
- Сначала эта питательная вода преобразуется в насыщенный пар в зоне камеры сгорания и, наконец, в перегретый пар в пароперегревателе.
- После использования тепловой энергии паровой турбины для вращения турбогенератора пар теперь конденсируется в конденсаторе и снова рециркулирует в качестве питательной воды.
- Физическое состояние питательной воды, такое как давление, температура и количество, измеряется в различных местах.
- Химическое состояние питательной воды определяется путем измерения электропроводности, pH, растворенного кислорода и т. д.
- Определение химических условий является более сложным по сравнению с заключением о физических условиях.
- Но знание химического состояния также очень важно для безопасности и срока службы парогенераторов и турбин.
- Но такую чистую воду трудно получить из природных источников.
- Даже питьевая вода, поставляемая местными органами, такими как корпорации и муниципалитеты, не пригодна для постоянного использования в качестве питательной воды.
В зависимости от источника, местонахождения и применения питательной воды в работе котла они известны как:
Сырая вода
- Это природная вода с примесями и минералами, обогащенная землей.
- Сырая вода доступна как «Грунтовые воды» или как «Поверхностные воды» .
Грунтовые воды
Вода из колодцев и родников с растворенной в ней некоторой жесткостью.
Поверхностные воды
Вода из речных ручьев, прудов и озер имеет такую же растворенную жесткость, как грунтовые воды и нерастворимые органические и неорганические вещества.
- Так как эта поверхностная вода мутная.
- Как правило, природная вода требует «умягчения» для удаления растворенных твердых частиц и «осветления» для удаления мути.
Питательная вода котла
- Вода подается в котел для замены испарения.
- Эта питательная вода должна перекачиваться питательным насосом под более высоким давлением, достаточно большим, чем давление в барабане котла, для правильного потока в котел.
- Питательная вода проходит через экономайзер для отбора тепла, поступающего от дымовых газов, для повышения эффективности работы котла.
Продувка
- Вода продувки – это вода, слитая из котловой системы.
- В зависимости от точки подключения продувки содержание примесей выше или немного равно содержанию питательной воды котла
- Во всех котлах должен поддерживаться надлежащий химический баланс.
- Паровые скрубберы котла предназначены для предотвращения содержания химических веществ в паре.
- Все химические вещества, попавшие в котел через впрыскивающий насос или с питательной водой, должны быть окончательно удалены при продувке котла.
- При условии постоянного уровня химической концентрации в котловой воде, а также в питательной воде, химическая концентрация воды в котле определяется отношением расхода продувочной воды к расходу питательной воды.
- Если средний расход продувки составляет 10 процентов от расхода питательной воды, то химическая концентрация котловой воды в 10 раз выше, чем у питательной воды.
Расход продувки = Расход питательной воды / Коэффициент концентрации
Конденсат
- Пар, вырабатываемый котлом, используется в турбине для выработки электроэнергии.
- Отработавший пар паровой турбины конденсируется в конденсаторе с помощью циркулирующей охлаждающей воды и собирается в горячем колодце.
- Этот водный конденсат, собранный в горячем колодце, повторно используется в качестве питательной воды и не требует какой-либо обработки, поскольку в нем отсутствуют примеси.
Подпиточная вода
Питательная вода котла = Конденсат + Подпиточная вода
- Конденсата недостаточно для использования в качестве питательной воды, т.к. продувки и потери воды в системе паровой турбины из-за испарения, утечек и т. д.
- Чтобы компенсировать это, сырая вода должна быть обработана и добавлена к конденсату.
- При непрерывной работе котла обработка требуется только для подпиточной воды, известной как питательная вода котла.
Охлаждающая вода
- Для конденсации пара и снижения давления пара в конденсаторе требуется огромное количество охлаждающей воды.
- Требуемая охлаждающая вода берется из реки или пруда, но эта вода не считается питательной для котлов, так как эта вода не подвергается очистке.