Динамическое и статистическое давление. Давление

Жаротрубный котел - устройство, получившее у пользователей широкую популярность. В первую очередь, привлекательна простота устройства и доступность его настройки. Пользоваться таким котлом не так сложно, а эффективность работы устройства в разы выше.

Правда, простота использования не должна исключать требования к безопасности. Все-таки отопительная система не терпит пренебрежительного к ней отношения.

Появление такого оборудования датируется еще 19 веком. Удивительно, но и по сей день конструкция, претерпевшая естественные изменения, остается популярной и востребованной.

Котлы подобной конструкции нашли широкое применение как в частных хозяйствах, так и в промышленных масштабах. Если вы планируете организацию отопительной системы в доме, такой вариант, как жаротрубный котел, не стоит списывать со счетов.

Как работает жаротрубный котел?

Когда создавались первые жаротрубные котлы, их главной задачей было увеличение показателей продуктивности парового оборудования без существенных изменений его конструкции и габаритов. Сегодня вы можете купить современный жаротрубный котел турботерм

российского производства на сайте компании http://kep-project.ru/.

На сегодняшний день, жаротрубная конструкция представляет собой подвид газотрубного оборудования, которое состоит из нескольких труб, внутри которых имеется топливо.

Существует две основные разновидности таких котлов, каждая из которых имеет свой принцип работы:

• жаротрубные паровые котлы;
• жаротрубные водогрейные котлы.

В зависимости от производителя, конструкция этих котлов может иметь свои особенности. Особенности комплектации компонентов никак не влияют на эффективность работы оборудования. На комплектация, размеры и особенности работы влияет также назначение котла.

Плюсы и минусы жаротрубных котлов отопления

Начнем, конечно, с преимуществ, которые дают нам такого рода устройства. Жаротрубные котлы получили популярность в разных отраслях, за счет особенностей использования.

Конструкция котла проста и удобна для пользователей, как в частном, так и в промышленном масштабе.

Кроме того, популярность котлы получили за счет разнообразия видов, названных выше.

• Жаротрубные котлы обеспечивают достаточно оптимальный уровень безопасности использования.
• Компактность устройства не ограничивает его мощность и производительность.
• Работу котла можно организовать на автоматическом уровне, оснастив его дополнительными устройствами контроля.
• Вы можете установить на систему термометр, воздухоотводчик, датчик давления, манометр, чтобы котел делал свою работу в автоматическом режиме. При этом во время работы у горелки не возникает проблемы пульсации огня, которую мы можем наблюдать в работе других устройств, используемых для отопления.
• Благодаря современным материалам, используемым для изготовления, жаротрубные котлы не подвержены коррозии и ржавчине. Это значит, что система отопления может работать долгие годы, не подвергая опасности отапливаемое помещение.

К недостаткам котлов, особенно в условиях промышленного использования, относится высокая взрывоопасность. Что, впрочем, объясняется организацией недостаточно безопасных условий эксплуатации.

Поэтому, выбирая для работы жаротрубный котел, необходимо учитывать основные требования по его использованию. Из-за наличия жаровых труб, требования безопасности предъявляются особенно строгие. Отличается работа таких котлов следующим:

• в паровых и водогрейных жаротрубных котлах теплоноситель движется с гораздо меньшей скоростью, чем в других устройствах для отопления, это приводит к появлению застойных зон внутри устройства, опасных для работы;
• еще одна причина, почему такие котлы более взрывоопасные - это наличие в устройстве большего количества воды;
• большое количество воды вызывает еще одну проблему - образование накипи и отложений на стенках внутри устройства.

Образование накипи опасно для любого устройства. Что же касается жаротрубных котлов, то в них накипь образуется достаточно неравномерно, что нарушает работу устройства и может привести к серьезным проблемам.

Это значит, чтобы избежать проблем с работой котла и обеспечить его безопасную эксплуатацию, необходимо регулярно производить технический осмотр устройства и ремонтировать его, в случае обнаружения неполадок.

Своевременная замена испорченных комплектующих позволит вернуть эксплуатации котла безопасность, а самому устройству вернуть мощность и эффективность работы.

В любом случае, в целях обеспечения безопасности работы оборудования, не стоит выходить за рамки эксплуатации, соблюдать меры безопасности и технические инструкции производителя.

Уже более двухсот лет человечество использует жаротрубное оборудование. Такие агрегаты применяются в системах отопления на предприятиях животноводства, на различных производствах, в строительных компаниях, в воинских частях. Компактные решения нашли применение в частном отоплении - в коттеджах, на дачах и в частных домах. Современные жаротрубные котлы существенно отличаются от своих предков - они позволяют без изменения своих габаритных размеров существенно повысить уровень производительности.

В чем особенности?

Форма и внешность данных агрегатов может быть самой различной. Однако в большинстве случаев в продаже встречаются изделия цилиндрической формы. Одножаровые модели оснащены двумя емкостями-резервуарами. При этом один резервуар находится внутри другого. Эти два сегмента связаны через фланцы и паросборники.

В передней части агрегата распложена топка, а в задней установлена система отвода Чтобы паровой котел мог работать, необходимо обеспечивать ему подачу воздуха. Последний подается в принудительном порядке. Подача воздуха осуществляется под колосник при помощи вентилятора. Он зафиксирован на фронтальной площадке.

Жаротрубные котлы, работающие на газу или дизельном топливе, оснащены горелкой и трубой, через которую отводятся продукты горения. Котлы оснащаются теплообменниками - лучшим из них считается стальное изделие. Сталь не подвергается коррозийному воздействию и не деформируется по причине постоянных перепадов температуры.

Принцип действия

Эти котлы являются одним из подвидов газотрубных агрегатов, поверхность которых состоит из жаровых труб. Внутри них циркулирует жидкое или

Принцип работы жаротрубного котла очень прост. На передней части жаровых труб имеется горелка с принудительным наддувом. В ней может сгорать газ или жидкие виды топлива. Жаровая трубка - это не что иное, как топочная камера. Внутри нее эффективно сгорает все топливо, которое подается к прибору.

В процессе работы такого образуется пар. Температура пара не выше, чем 115 градусов. Давление внутри составляет не более 0,07 МПа. Такой пар подходит для отопительной системы частных домов или для использования в производственных процессах.

Виды котлов

Различают паровые и жаротрубные водогрейные котлы для помещений. Первые нагревают теплоноситель при помощи пара. Внутри для этого имеются специальные резервуары. Вторые отличаются тем, что корпус обогревается с использованием воды.

Особенности паровых котлов

Данные модели в большинстве случаев оснащаются трехходовым теплообменником. Прежде, чем продукты сгорания будут выброшены наружу в трубу, они совершают три прохода по трубам, омывающимся водой. Первым ходом является камера сгорания. Там самая большая температура. Далее газы изменяют свое направление и подаются в трубы второго хода, а затем - в трубы третьего хода. Такая схема движения полностью осуществляется за счет вентилятора и естественной тяги дымохода.

Первая труба, как уже указано - это камера сгорания. Вторая служит для отвода нагретой воды в систему горячего водоснабжения. Третья обеспечивает работу отопительной системы.

Уровень воды в баке парового жаротрубного котла нестабилен. В процессе эксплуатации вода может выкипать и в форме пара поступать внутрь, где при помощи сепаратора отделяются капли. Это обязательный процесс. Иначе будут происходить гидроудары, что не лучшим образом скажется на работе оборудования. Владельцы должны постоянно контролировать, сколько воды находится в котле.

Большая часть таких агрегатов применяется в промышленных и технологических процессах, когда нужна максимальная энергоэффективность. Котлы такого типа создают огромное количество тепла для обогрева топливных баков, деаэраторов, турбин.

Водогрейные агрегаты

Конструкция представляет собой корпус и крышки - переднюю и заднюю. Также есть трубы для отвода газов, опоры. В корпусе имеется камера сгорания в виде жаровой трубы с скругленным дном. Внутри есть конвективная зона. Дополнительно котел покрывается специальными материалами для теплоизоляции.

Газы здесь меняют направление и возвращаются во фронтальную часть. После того, как они отдадут тепло воде или другому теплоносителю, они будут выведены в дымоход.

Электрические паровые котлы

Мы рассмотрели принцип работы жаротрубных котлов, работающих на газе или жидком топливе. Но существуют также и электрические агрегаты. В отличии от аналогов, требующих газ или жидкое топливо, электрические устройства не сжигают кислород в воздухе и не нуждаются в запасах горючего. Многие модели оснащаются автоматикой и системами дистанционного управления. Такие модели гораздо выгодней, чем их газовые или дизельные аналоги.

Котлы-утилизаторы

Для производственных процессов используют специальные жаротрубные котлы, в которых нет привычной камеры сгорания. Для приготовления пара в этих моделях используется тепло, которое вырабатывается в результате различных процессов. При небольших нагрузках применяют газотрубные решения.

Для промышленности обеспечивается снижение выбросов опасных продуктов в открытый воздух, значительно снижаются затраты на очистку газов, обеспечивается возможность использовать недорогое топливо для отопления.

Водотрубный и прямоточный паровой агрегат

Жаротрубный котел и водотрубный котел отличаются друга от друга. Водотрубный - прямая противоположность жаротрубному агрегату. По тому, как работают эти решения, выделяют водотрубные и прямоточные.

Паровой барабанный котел имеет в конструкции топочного экрана трубы, соединенные с барабанами среднего поперечника. Вода или другой теплоноситель несколько раз циркулирует по ненагретым трубам, улучшая теплопроводность. Барабаны представляют собой резервуары, внутри которых разделяется вода и пар. Циркуляция в барабанах может быть как принудительная, так и естественная.

В прямоточном котле барабан отсутствует. Это не что иное, как змеевик, находящийся внутри топки. Теплоноситель в змеевик нагнетается при помощи насоса. Вода в водотрубном котле течет через трубки испарителя и превращается в пар. В переходной зоне процесс образования пара заканчивается, и затем он подается в пароперегреватель.

Эти котлы являются разомкнутой гидравлической системой и могут функционировать при давлении больше или меньше, чем заданное.

Среди основных преимуществ можно выделить высокую скорость подогрева, отличную циркуляцию, КПД выше, чем у жаротрубных котлов, защиту от перегревов, возможность использовать различные виды топлива, компактные размеры.

Особенности эксплуатации

Принцип жаротрубного котла основан на приготовлении пара. Поэтому агрегат требует должного отношения. Нужно регулярно следить за стабильностью работы. Производитель указывает требования по безопасности.

Основные пункты - это накипь и отложения. Они часто являются причиной выхода оборудования из строя. Из-за особенностей конструкции трубопровода, отложения скапливаются внутри неравномерно, что может вызвать перегрев.

За счет того, что котел стальной жаротрубный использует для работы большее количество воды в отличии от водотрубного аналога, то существует риск взрыва. Строение труб понижает скорость циркуляции теплоносителя - образуются так называемые застойные зоны.

Обслуживание котла - это своевременная замена теплообменников, регулярная чистка, контроль за работой. Если следовать инструкции, то котел будет работать больше заявленного производителем срока.

Плюсы и минусы

Основное преимущество этих решений - это автономность. При помощи доступных агрегатов можно собрать отличную, простую в использовании отопительную систему. Если есть необходимость, трехходовые жаротрубные котлы могут нагревать воду для горячего водоснабжения. Многое зависит и от выбора топлива - перед покупкой стоит ориентироваться на модели, работающие на газу, дизеле и электричестве.

Топливо и материалы, из которых изготовлен котел, существенно влияют на срок службы. В среднем, срок эксплуатации составляет от 20 до 50 лет. При необходимости можно осуществлять ремонт. Автоматика и электроника дает возможность настраивать температуру и удерживать ее на постоянном уровне.

Среди недостатков отзывы выделяют необходимость в постоянном контроле и обслуживании. Через некоторое время котел требует новую закладку топлива. Особенно это касается моделей, работающих на твердом топливе. Иногда приходится чистить камеру сгорания от копоти и шлака, прочищать дымоход.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляют жаротрубные котлы. Эти агрегаты являются отличной заменой традиционным газовым. Но при эксплуатации есть определенные неудобства. Главный плюс данных агрегатов заключается в автономности и универсальности. Также конструкция поддается ремонту и сравнительно несложная. Оборудование подходит для приготовления горячей воды. И пусть для многоквартирного дома подобные системы не слишком актуальны, для загородных домов и коттеджей это доступное отопление.

Жаротрубный котёл вместе с дымогарным котлом являются представителями древних бойлерных конструкций. Такие тепловые сооружения пользовались огромной популярностью в период XVIII века. Тогда основное применение универсальных жаротрубных-дымогарных котлов отмечалось на паровозах. Сегодня популярность несколько снизилась, но в частном секторе этот вид теплового оборудования продолжает пользоваться спросом. Причины очевидны – простая конструкция жаротрубного котла или дымогарного бойлера позволяет экономить на строительстве. А эффективность действия обеих систем вполне устраивает конечного пользователя.

Основу конструкций двух тепловых систем составляют:

• печь для топлива,
• бойлерный модуль,
• газоотводящий канал.

Бойлерный модуль встраивается в систему газоотводящего канала и представляет собой сочетание водно-парового сосуда, внутри которого расположена многорядная трубная система.

Это своего рода трубчатый теплообменный блок, сквозь который проходят продукты сгорания топлива в печи.

Конструкция дымогарного оборудования промышленного назначения: 1 — пульт управления; 2 — жаровая камера; 3 — горелка; 4 — спирально-гофрированные трубы; 5 — поток жара; 6 — экономайзер; 8 — слой изоляции

Именно способом построения трубной системы теплообменного блока различаются в первую очередь жаротрубные и дымогарные котлы. Потому как технически это почти идентичные конструкции, за исключением одной детали.

Жаротрубные котлы оснащаются трубной схемой теплообменника, при помощи которой дополнительно обеспечивается перегрев пара. Дымогарные котлы наделены трубной схемой нагрева воды для естественного парообразования (без перегрева).

Ещё из конструктивных особенностей обеих следует отметить их разновидности, исходя из направления движения продуктов сгорания. Применяются два вида исполнения каналов отвода жара:

1. Пролётный.
2. Оборотный.

Очевидно, что в первом случае поток жара прямиком (напролёт) следует сквозь внутреннюю область трубчатого теплообменника.

Во втором случае путь прохождения горячих газов изменяется с прямого на оборотный ход, за счёт изменения конфигурации газоотводящего канала. При этом схема построения канала может предусматривать несколько ходов.

Как действует система жаротрубного котла?

Принцип действия котлов жаротрубного типа так же прост, как схема сооружения. Когда внутри печи сжигается топливо, продукты горения устремляются через газовый канал на выход.

Схема жаротрубного котла: 1 — колосниковая решётка; 2 — малое пламя; 3 -большое пламя; 4 — предохранительный клапан; 5 — паровой купол; 6 — выход насыщенного пара; 7 — выход угарных газов; 8 — головка перегревателя; 9 — трубки перегревателя; 10 — выход перегретого пара

На пути нагретых газов находятся металлические трубы теплообменника. Жар проходит сквозь внутреннюю область труб и нагревает металл.

Нагретые трубы большого диаметра снаружи погружены в воду, соответственно, отдают тепло воде. Вода нагревается до температуры кипения и начинает превращаться в пар.

Образовавшийся пар собирается под крышей сосуда, откуда подаётся во вторичную трубную систему, состоящую из трубок малого диаметра пропущенных сквозь первые жаровые трубы большего диаметра.

Таким образом, проходящий сквозь трубы жар делает двойную работу – нагревает воду и перегревает пар. Перегрев осуществляется проходом через вторичную и уже в перегретом состоянии пар выводится на потребительские нужды.

По сути, жаротрубные котлы следует относить к паровым котлам, причём вырабатывающим перегретый (сухой) пар.

Как действует система дымогарного котла?

Принцип действия дымогарного котла фактически повторяет отмеченный выше. Однако трубная система в этом варианте выполнена обычным способом – трубной решёткой без ввода малых внутренних трубок под перегрев пара.

Схема дымогарного котла: 1 — печь; 2 — нагретый дым и газ; 3 — дымогарные трубы; 4 — выход насыщенного пара; 5 — водно-паровой накопительный сосуд; 6 — выход угарных газов

Поэтому используются трубы дымогарного котла, меньшие по диаметру и с меньшей толщиной стенки. Вместе с тем, количество труб, как правило, увеличено по сравнению с жаротрубной конструкцией.

За счёт наращивания объёма трубной решётки достигаются более высокие дымогарного котла. Однако здесь есть технологические ограничения, которые зачастую не позволяют нарастить решётку до максимума:

• увеличиваются габаритные размеры котла;
• снижается прочность торцевых панелей трубной решётки;
• уменьшается пропускная область для пузырьков пара.

Какой бы тип дымогарного котла не использовался, пар всегда отделяется от воды, скапливается в паровом пространстве. Скопившийся над поверхностью воды пар остаётся в состоянии насыщения жидкостью, так как постоянно контактирует с поверхностью воды.

Конструкция дымогарного котла содержит сосуд, где вода, находящаяся под давлением, нагревается до более высокой температуры, чем та, при которой вода закипает при атмосферном давлении (100ºС).

Схема на три хода с водяной рубашкой: 1 — горелка (печь); 2 — первый ход; 3 — второй ход; 4 — третий ход; 5 — сосуд с водой; 6 — область пара; 7 — выход пара Т=150 градусов; 8 — выход продуктов горения; 9 — водяная рубашка

В процессе нормальной работы вода занимает нижнюю область сосуда котла за счёт собственной силы тяжести. Пузырьки пара, образующиеся при контакте со стенками труб, поднимаются сквозь толщу воды и собираются вверху — под крышкой сосуда.

По мере увеличения количества пара в закрытом сосуде, давление внутри увеличивается, что приводит к увеличению температуры кипения воды. Этот фактор напрямую оказывает влияние на скорость производства пара, которая снижается.

Таким образом, дымогарный котел «сам по себе» контролирует и регулирует давление внутри сосуда. Иными словами, дымогарный котел является тепловым оборудованием, работающим под давлением и управляемый давлением.

Особенности конструктивного исполнения

Вода подается в бойлерную систему дымогарного (жаротрубного) котла традиционным способом — через входной трубопровод от центрального водоснабжения.

Поскольку пар и вода присутствуют в одном и том же сосуде, достаточно сложно получить пар высокого давления.

Обычно максимальное давление пара такого типа котлов достижимо на уровне не более 15-17 кг/см 2 . Производительность составляет не выше 10 м 3 /час.

Бойлерная система в процессе работы всегда находится под давлением. Поэтому котельного оборудования такой конструкции достаточно высока.

Тепловое оборудование может отличаться по расположению печной системы – наружная печь либо внутренняя. Также различается исполнение по размещению рабочего сосуда.

Существуют модели с горизонтальным либо вертикальным расположением. Исполнение с горизонтальным расположением сосуда находит более широкое применение в хозяйственной сфере.

Схемы экранирования: 1, 7 — водная среда; 2, 8 — тепловой канал; 3, 9 — двухходовые трубы; 4, 10 — вода; 5, 11 — область пара; 6 — «сухая» реверсивная камера; 12 — «мокрая» реверсивная камера

Сооружение котлов заставляет обратить внимание на важную деталь — экранирование. Существуют два варианта теплового экранирования:

1. Сухое.
2. Мокрое.

Сухое экранирование предусматривается на оборудовании, где стенка реверсивного канала отвода жара непосредственно контактирует с наружной средой. В этом случае выполняется облицовка стены канала огнеупорным материалом.

Однако более эффективным экранированием видится «мокрый» вариант, когда реверсивный канал не выводится наружу. Здесь пространство от стенки канала до наружной стенки котла занимает водяная «рубашка». Образуется эффективный экранный буфер, который позволяет отказаться от создания огнеупорной защиты.

Всё о дымоходах для котельного оборудования

Метки: