Циркуляция воды в котле. Схема и принцип работы парового котла

Циркуляция воды в котле. Схема и принцип работы парового котла

Рассмотрим, на чем основывается работа современных паровых котлов. Топливо сжигается в топке при высокой температуре – около 1800° С, при этом вырабатываются газы.

Дойдя до конвективной шахты, газы остывают до 800°С, происходит поглощение тепла специальными топочными экранами. Пройдя через дымоход, газы охлаждаются до 100° и выводятся из дымохода.

То есть, принцип работы парового котла основан на образовании тепла в результате сгорания топлива и передачи его теплоносителю, воде.

Далее происходит  нагрев воды  до температуры кипения с образованием пара и дальнейшим его нагревом для применения в технологических процессах или для отопления помещений.

Твердотопливные котлы  предназначены для получения горячей воды, используемой в системах отопления.
Что такое газовые водогрейные котлы и места их применения, вы можете узнать  тут.

В зависимости от конструктивных особенностей паровые котлы бывают:

• газотрубные;
• водотрубные.

В газотрубных продукты сгорания топлива движутся по трубам малого диаметра, нагревая теплоноситель, который эти трубы окружает.

В водотрубных котлах движение теплоносителя происходит по кипятильным трубкам, которые нагреваются от продуктов сгорания топлива.

Конструкция этих агрегатов гораздо сложнее, но они обеспечивают более высокую мощность и паропроизводительность.

Водотрубные котлы бывают:

• горизонтальные;
• вертикальные.

По принципу принципу движения теплоносителя:

• барабанные;
• прямоточные.

Циркуляция воды в системе отопления без насоса. Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

• нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
• энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
• монтаж легко осуществить собственными руками;
• нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм., а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:

• С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
• С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Как циркулирует вода в твердотопливном котле.

Система теплоснабжения с естественной циркуляцией – самый простой способ обвязки твердотопливного котла. Теплоноситель в нем движется за счет разности температур горячей и холодной воды. Горячая вода за счет своей меньшей плотности поднимается наверх, а холодная, имеющая большую плотность, опускается вниз. Система выполняется по замкнутой схеме, и теплоноситель циркулирует по ней все время, пока происходит его подогрев.

Для того чтобы циркуляция была устойчивой, твердотопливный котел должен быть установлен не менее, чем на 0,5 метра ниже уровня, на котором располагаются радиаторы отопления. Расширительный бак должен, наоборот, находиться в самой высокой точке сети.

Такая обвязка котла отопления очень чувствительна к сопротивлению движения теплоносителя. Каждое запирающее устройство, каждый радиатор и каждый изгиб трубопровода ухудшают его циркуляцию, а потому их количество должно жестко оптимизироваться. Если количество радиаторов уменьшить невозможно, то необходимо внимательно подбирать их тип. Для уменьшения гидродинамического сопротивления для монтажа выбирают трубы диаметром не менее 50 миллиметров, а схему их размещения тщательно продумывают.

Основным преимуществом такой схемы обвязки является ее простота и малая стоимость. К недостаткам следует отнести следующие факторы:

• невозможность регулировки температуры теплоносителя в котле;
• открытый расширительный бак контактирует с окружающим воздухом и требует утепления;
• трубы большого диаметра плохо вписываются в интерьер.

В целом, такая система считается уже «прошлым веком» в организации отопления и подойдет лишь для небольших домов.

Как улучшить циркуляцию в системе отопления. На что нужно смотреть в первую очередь, когда циркуляция в отоплении ослабевает — проверенный способ

Простым и эффективным способом восстановить или улучшить циркуляцию в системе отопления с нами поделился подписчик нашей группы vk.com Леонид П. Приводим его метод. Текст далее со слов автора.

Когда наступает отопительный сезон, у очень многих жителей и частных домов, и квартир возникает типичная проблема: циркуляции  системе отопления либо нет вовсе, либо она заметно ослабевает. В таком случае все решают сразу вызывать мастера, чтобы не замерзать в ожидании улучшения ситуации. Однако такую проблему в большинстве случаев можно решить самостоятельно, даже не тратя деньги на услуги специалиста. Рассказываю, что нужно делать.

Что стоит проверить, если циркуляция в отоплении пропала

Проблем, из-за которых возникают неполадки с отоплением, может быть огромное множество. И котел может подвести, и насос, и тяга. Но это случается крайне редко и, как правило, у таких проблем бывают предвестники, то есть владельцы сами знают, что скоро оборудование может просто выйти из строя. Однако в данном случае расскажу о другой ситуации.

Любая система отопления оснащена фильтром, в народе называемым грязевиком. Он может быть изготовлен из металла, полипропилена, но выглядит от всегда одинаково — не узнать его сложно. Это удлиненная муфта, имеющая отвод под 45° и гайку. Его обязательно устанавливают, чтобы защитить насос от всевозможного мелкого мусора. Без этой детали насос может выйти из строя очень быстро. 

Фильтр очистки воды в системе отопления

Внутри фильтра можно найти небольшую металлическую сеточку. Так вот, проблема с циркуляцией зачастую возникает из-за того, что эта сеточка просто забивается. Достаточно ее просто очистить, и котел или насос менять не придется!

Правда, не забывайте, что перед тем, как исправить ситуацию, нужно сначала перекрыть краны перед носом и после него. Упустить это нельзя, иначе вы просто ошпаритесь кипятком! Лучше не торопиться и делать все постепенно, тем более, что сама задача не слишком сложная. Затем просто открутите гайку на фильтре ключом. 

Проверяем сеточку. Забита? Просто промойте ее проточной водой, можете залить кипятком, это не столь важно. Снять налет можно ножом, лучше в данном случае не использовать никаких химических средств.

Фильтр-отстойник, или грязевик — та самая сеточка

Как показывает мой опыт, в большинстве случаев эта сеточка безнадежно забита! Конечно, ни о какой циркуляции в таком случае не может быть и речи.

Перед тем, как поставить сеточку обратно, можете поставить что-то под фильтр, чтобы разный мусор смог повыпадать. Только помните о горячей воде в трубах!

После того, как все будет поставлено на место, практически сразу можно заметить, как циркуляция нормализовалась. Работы всего на 10 минут, а какая экономия сил и денег! Рассказывайте своим знакомым и друзьям про такой способ, вдруг кто-то еще не знает.

Мнение эксперта:

Афанасьев Е.В.

Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.

Циркуляция воды в системе отопления. Принцип работы отопления с естественной циркуляцией

Для работы любой водяной отопительной системы необходимо обеспечить циркуляцию теплоносителя по трубам. Нагреваясь в котле, горячая вода должна поступать в батареи и радиаторы для передачи тепла в помещения дома. Водяная система отопления с естественной циркуляцией не является исключением.

Схема отопления с естественной циркуляцией

Движение теплоносителя происходит за счет разности плотности в нормальном и в нагретом состоянии. При попадании в теплообменник работающего котла происходит повышение температуры воды и как следствие – уменьшение плотности. Так как удельная масса холодного теплоносителя выше – он начитает вытеснять нагретый. В результате этого образуется движение масс.

Перед тем как сделать водяное отопление с естественной циркуляцией своими руками следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками и спецификой эксплуатации:

• Высокая степень надежности . Отсутствие движущихся элементов (крыльчатка циркуляционного насоса) и давление, равное атмосферному, обеспечивают длительную эксплуатацию естественной системы отопления частного дома;
• Инерционность системы . Естественная циркуляция в закрытой системе отопления обеспечивается за счет небольшой разности давления. Поэтому скорость поступления горячей воды к радиаторам будет минимальной;
• Обязательное соблюдение уклона магистралей . Для нормальной работы уклон системы отопления с естественной циркуляцией должен соответствовать расчетным данным. Трубы монтируют с уклоном от котла, а для обратной магистрали – к котлу. Таким образом обеспечивается оптимальная работа системы.

Также следует отметить, что монтаж системы отопления с естественной циркуляцией рекомендуется осуществлять для схем с протяженностью трубопроводов не более 30 м.п. В противном случае большой объем остывшего теплоносителя существенно снизит его скорость.

Традиционная схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией может предусматривать монтаж газового, твердотопливного или электрического котла. Важно чтобы в их конструкции была предусмотрена система защиты от перегрева в случае обратного движения теплоносителя или возникновения воздушных пробок.

Недостаточная циркуляция в котле. Неполадки оборудования, которые могут привести к ошибке 104

Код неисправности 104, согласно инструкции изготовителя, сообщает о плохой циркуляции или недостаточном количестве теплоносителя.

В котлах Ariston существует автоматическая система проверки циркуляции и нагрева теплоносителя в момент выпуска с теплообменника, которая защищает аппарат от перегрева.

Контроль выполняется датчиками температуры NTC1 (подача в контур центрального отопления) и NTC2 (вход из контура ЦО). Приборы NTC – это терморезисторы, сопротивление которых уменьшается с ростом степени теплоты теплоносителя.

Когда скорость увеличения показателей на NTC1 или NTC2 составляет более 20 градусов в секунду, и возникает код неисправности 104.

В «жизни» данная поломка выглядит так: после включения горелка зажигается, спустя несколько секунд газовый котел издает звуки характерного треска быстро испаряющейся воды, затем щелкает котел, установка отключается и переключается в аварийный режим с кодом ошибки 104.

В моделях BS 24 ff, cf горит красная лампочка 90 гр. вместе с индикатором (перечеркнутое пламя), это указывает на перегрев оборудования. Когда в нагревателе 24 ff мигает желтый индикатор (дымоход) одновременно с индикаторами 40 или 50 гр, это означает недостаток теплоносителя или его недостаточную циркуляцию.

При появлении кода неисправности 104 производитель рекомендует прежде всего произвести перезагрузку техники, чтобы убедиться, что это не системный сбой самодиагностики.

Узнаем, как включить перезапуск – для этого нужно на панели управления нажать кнопку «Reset», либо «Сброс».

Если после сброса котёл не функционирует в обычном режиме, в этом случае самодиагностика сообщает о действительном дефекте.

Наиболее вероятные причины поврежденности оборудования: либо проблемы в трубах отопления, либо неполадки в самом устройстве – засорение фильтра грубой очистки, повреждение насоса, электронной платы, датчиков, теплообменника.

Неполадки в системе отопления

Если измеритель давления передаёт завышенные данные, или снижается теплоотдача, это демонстрирует проблемы в структуре отопления: засор в трубопроводе, образование воздушных пробок, нарушение герметичности.

Засоры появляются по вине проникания грязи в трубы, наслоения ржавчины и накипи. Обнаружение места засора является весьма трудоёмким делом, для этого применяется методы замера теплоты труб и акустический способ, при котором простукивается и прослушивается трубопровод.

Для промывки труб используется гидравлический способ, либо засор пробивают с помощью проволоки с закрепленным на конце ершом.

Воздушные пробки образовываются в результате попадания воздуха в трубопровод по следующим причинам: при нагреве воды растворенный в ней воздух создаёт воздушные пузырьки, скопление воздуха возникает из-за снижения давления, утечек, производимых ремонтных процессов.

После нахождения пробки методом простукивания (в проблемном месте звук усиливается), воздушное пространство устраняется с помощью воздухосборников или воздухоспускных вентилей.

Воздушные пробки также приводят к понижению давления в теплообменнике, при этом будет выходить код ошибки 108.

Нарушение герметичности в большинстве случаев происходят вследствие коррозии, которая приводит к возникновениям как протечек, так и полному разрыву. Если у вас отсутствуют навыки по правильной установке отопительных труб, стоит обратиться к специалисту.

Засорение фильтра грубой очистки

Модели Ariston CLAS, GENUS, ALTEAS имеют встроенный сетчатый фильтр. Контролировать его состояние желательно на регулярной основе, при засорах в нём быстро изнашиваются подшипники и ухудшается охлаждение.

Чтобы удостовериться в причине поломки, следует проделать несколько манипуляций:

1. Отключите электропитание, надлежит именно полностью снять питание, так как после нажатия кнопки включения/выключения механизм некоторое время ещё продолжает свою функцию, для полной остановки придется ждать несколько минут.
2. Смотрим, какое давление показывает встроенный манометр.
3. Включаем питание и отмечаем показания манометра при действующем устройстве. Если падение давления превышает 0,2 бар, то конструкция засорилась.
4. Открываем переднюю крышку, откидываем панель управления с платой и находим нужный нам механизм. Он расположен на входе теплоносителя из контура центрального отопления (справа внизу), к нему подключен капилляр манометра.
5. Предварительно перекрыв нагреватель, сливаем воду и убираем скобки – фиксаторы.

Выход из строя насоса

Чтобы проверить циркуляционный механизм, открутите на нём спусковой винт, предварительно подложив под него тряпки или ветошь во избежание попадания влаги на плату. Это сделает возможным увидеть совершает ли вал обороты после запуска оборудования.

Также можно, отключив питание, попробовать провернуть вал вручную отверткой, вставив её в специальную широкую прорезь. Если вал вращается вручную, но не запускается при включенном устройстве, проверьте напряжение питания механизма. В случае присутствия 220 вт на фишке, скорее всего причина дефекта нагревателя в порче детали.

Циркуляция воды в природе. Влияние круговорота воды на процессы, происходящие на Земле

Значение круговорота воды в природе переоценить невозможно, потому что он обеспечивает регулярное пополнение запасов пресной воды за счёт испарения солёной воды с поверхности океана. При испарении в атмосферу поднимается вода в её газообразном агрегатном состоянии, а содержащаяся в ней соль остаётся в океане.

Таким образом, вода и её круговорот в природе поддерживает жизнедеятельность всего многообразия живых существ обитающих на Земле. Для того чтобы живой организм процветал ему необходимы благоприятные условия. Одним из таких условий является дружественная гидросфера, солёная или пресная, поскольку, ни один из множества видов живых существ без воды жить не может.

Разделение вод на солёные и пресные было бы невозможно без такого явления, как круговорот воды в природе. Именно благодаря ему, происходит пополнение источников пресной воды за счёт испарений мирового океана. Кроме того, круговорот воды обеспечивает распространение питательных веществ и поддерживает жизнь всех обитателей морей и рек.

Каждый гидрологический цикл имеет огромное значение, поскольку обеспечивает обогащение мирового океана минеральными и органическими веществами. Кроме того вся наша биосфера обязана своим существованием этому процессу. Постоянная циркуляция воды на всей планете представляет собой надёжный механизм, поддерживающий устойчивый природный баланс.

Гидрологический цикл оказывает огромное влияние и на климат, именно благодаря ему, мы сегодня имеем сложившееся климатическое многообразие. Более того, он обеспечивает распространённость водных ресурсов по всей планете. Даже в самых засушливых районах Земли, хотя бы несколько раз в год случаются осадки. Благодаря круговороту воды в природе, производится очистка мирового океана.

Циркуляция отопления в многоквартирном доме. Двухтрубная сеть отопления

Двухтрубная система обогрева с верхней разводкой отличается параллельным подключением радиаторов и предусматривает наличие двух магистралей для транспортировки теплоносителя — подающей и обратной. По первой циркулирует нагретая рабочая среда, а вторая служит для отвода остывшей воды.

Для монтажа двухтрубной схемы потребуется больше материалов и комплектующих. Однако затраты и сложность проведения работ компенсируются следующими преимуществами:

• возможностью подключения системы «теплый пол»;
• равномерным распределением нагретого теплоносителя по всем приборам отопления;
• установкой регулирующей арматуры, как на обвязку радиаторов, так и на отдельные контуры.

В зависимости от способа перемещения рабочей среды двухтрубные системы разделяют на коммуникации с естественной и принудительной циркуляцией. Сети первого типа используются для организации обогрева помещений в частных домах, общая площадь которых составляет до 400 м2. Диаметр труб должен обеспечивать транспортировку теплоносителя с определенной скоростью. Чтобы правильно подобрать сечение трубопровода, производят расчет системы отопления. Сети с верхней разводкой и естественной циркуляцией должны оснащаться расширительным баком, который размещают в самой верхней точке. Обычно она находится на чердаке, поэтому корпус резервуара следует утеплять.

Принудительная циркуляция в сети отопления с верхней разводкой достигается двумя способами. В первом случае трубопровод комплектуется циркуляционным насосом и мембранным баком, который устанавливают на прямом участке обратной магистрали. Сети отопления такого типа служат для обогрева частных домов, поэтому для их монтажа можно использовать чугунные или алюминиевые радиаторы. При установке моделей из алюминия следует контролировать состав теплоносителя. В многоэтажных домах с центральным отоплением циркуляция обеспечивается за счет высокого давления в сети. Для длительного и бесперебойного функционирования коммуникаций подбирают батареи, которые отличаются устойчивостью к гидравлическим ударам.

В перечне продукции ТМ Ogint большой выбор радиаторов, подходящих для монтажа систем с верхней разводкой разного типа. Комплектация трубопроводов запорной и регулирующей арматурой позволит эффективно использовать тепловую энергию и контролировать ее расход.

Источник: https://avtonomnaya-gazifikaciya.aystroika.info/novosti/sistema-otopleniya-v-mnogoetazhnom-dome-kak-rabotaet-sistema-centralnogo-otopleniya

Естественная циркуляция воды в котле. Естественная циркуляция

Естественной циркуляцией называют движение воды и пароводяной смеси в трубах котла, вызванное разностью их плотностей, вследствие более интенсивного обогрева одной из труб, рис. 7.11.

Рис.7.11. Схема естественной циркуляции: 1 – верхний барабан; 2 – нижний барабан; 3 – тепловоспринимающие поверхности

Трубы, в которых вода и пароводяная смесь опускаются, называют опускными трубами, а трубы, в которых вода и пароводяная смесь поднимаются – подъемными.

Под действием разности плотностей в опускных и подъемных трубах создается непрерывное движение воды или циркуляция. Эту разность плотностей называют движущим напором циркуляционного контура.

Циркуляционные контуры котлоагрегатов делят на простые и сложные. В простых циркуляционных контурах (рис. 7.12.) вода (пароводяная смесь) проходит последовательно по всем участкам контура. Сложные (рис. 7.13) состоят из нескольких самостоятельных контуров, а некоторые участки являются общими для всех контуров. Обычно это опускные трубы.

Рис. 7.12. Схема простого контура

Рис. 7.13. Схема сложного циркуляционного контура: 1 – верхний барабан; 2 – подъемные трубы; 3 – нижний барабан; 4 – отпускные трубы

При движении воды по опускным трубам давление возрастает на величину давления столба воды от уровня в барабане до рассматриваемого сечения.

Часть подъемной трубы, в которой отсутствует кипение, называют экономайзерным участком – Н_эк, а участок, по которому движется пароводяная смесь, называют паросодержащим участком – Н_пар(рис. 7.14). Полезной высотой – Н_полназывают ту ее часть, которая создает циркуляцию воды в котлоагрегате.

Рис. 7.14. Схема естественной циркуляции: 1 – барабан; 2 – трубы водоподводящие; 3 – коллектор; 4 – участок обогреваемых труб; 5 – участок пароотводящих необогреваемых труб

В любом сечении паросодержащей части имеется часть воды – G_ви часть пара G_п, сумма количеств которых на основании закона сплошности равна количеству воды, поступающей в контур из барабана G_o, т.е. справедливо равенство:

Расход воды через любой циркуляционный контур превышает количество образующегося в нем пара. Отношение количества воды G_o, вошедшей в контур, к количеству образующегося в нем пара G_пназывают кратностью циркуляции – К_ц, т.е.

К_ц= G_o/G_n

Эта величина изменяется в широких пределах К_ц= 5 ÷ 50 для котла в целом и доходит до 200 и более для отдельных контуров или для котлов низкого давления. Только для прямоточных котлов К_ц= 1.

Величина кратности циркуцяции зависит от давления пара, интенсивности обогрева труб, их конфигурации и высоты циркуляционного контура. Определение этой величины и есть одна из задач расчета циркуляции. Методически этот расчет выполняется аналогично гидравлическому расчету тепловой сети с той лишь разницей, что движение создается гравитационным напором в контуре, а не насосом, и что в нем по отдельным участкам движется двухфазная жидкость переменного состава.

Важное значение для надежного охлаждения испарительных поверхностей нагрева при естественной циркуляции имеет характер движения пароводяной смеси в трубах. Различают четыре основных режима движения пароводяной смесив в вертикальных трубах (рис. 7.15).

Рис. 7.15. Основные режимы движения пароводяной смеси в вертикальных трубах: а – пузырьковый; б – снарядный; в – стержневой; г – эмульсионный

При естественной циркуляции «снарядный» режим движения практически маловероятен (при 3,0 МПа «снарядный» режим переходит в смешанный «снарядно-пузырьковый»). При «стержневом» режиме движения пароводяной смеси тонкая водяная пленка вдоль стенок трубы легко разрушается из-за увеличения в потоке пара отдельных капель.

В горизонтальных трубах, а также в трубах, незначительно наклоненных к горизонту, происходит полное расслоение потока пароводяной смеси. При таком движении верхняя часть сечения трубы, омываемая паром, вследствие ухудшения отвода теплоты, может нагреться до опасных пределов. С повышением давления возможность расслоения увеличивается, и для ее устранения необходимо обеспечить высокие скорости движения пароводяной смеси. Угол наклона труб к горизонту выше 15° предотвращает расслоение.

Надежная работа котельных труб в контуре с естественной циркуляцией лучше всего обеспечивается при «эмульсионном» движении, при котором стенки труб непрерывно охлаждаются водяной пленкой.