Kategorija

Iknedēļas Ziņas

1 Sūkņi
Kā krāsot caurules no polipropilēna - kāda veida krāsa?
2 Degviela
Ražošanas raktuvju katls
3 Degviela
Vai ir iespējams savienot metāla krāsni ar ķieģeļu vairogu?
4 Sūkņi
Alumīnija sildīšanas radiatoru veidi un īpašības - ražošanas metodes, pamatparametri
Galvenais / Kamīni

Kāds ir tvaika katlu darbības princips


Tvaika katli ir specializēta iekārta tvaika ražošanai no šķidrumiem, galvenokārt no ūdens. Steam tiek izmantots dažādās ražošanas, enerģijas un apkures sistēmās, piemēram, rūpniecisko ēku apkurei, institūcijām, kuras atrodas sarežģītos klimatiskajos apstākļos. Tvaika izmantošana ir attaisnojama dezinfekcijas pasākumu laikā medicīnas iestādēs. Atkarībā no uzdevumiem ir rūpnieciskās tvaika ražošanas iekārtas un katli, kas paredzēti mājsaimniecības uzdevumiem. Šīs vienības var strādāt pie dažādiem siltumenerģijas avotiem. Ir iekārtas, kas rada tvaiku, izmantojot lielu rūpniecisko iekārtu radīto pārpalikuma siltumu. Nepieciešamās tvaika ražošanas iekārtas izvēlei jābalstās uz zināšanām par šo ierīču darbības principiem un to klasifikāciju.

Saturs

Tvaika katls, kas tas ir?

Atkarībā no mērķa dažos apgabalos tiek izmantoti tvaika katli, kuros ir nepieciešams izmantot tvaiku, lai atbilstu tehnoloģiskajam ražošanas ciklam vai dažos apkures sistēmu projektos.

Tvaika katla ierīce

Iekārtas, kas ģenerē tvaiku, iedala šādos veidos:

  • tvaika katli enerģētikā (izmanto elektrostacijās, lai vadītu turbīnas, kas ražo elektroenerģiju);
  • rūpnieciskā tipa tvaika katli (tvaika ražošanas iekārtas tehnoloģiskām darbībām);
  • tvaika katlu iekārtas, kas paredzētas apkurei, veļas mazgāšanai, dezinfekcijas iekārtām;
  • izmantošanas katli, kas ražo tvaiku, ņemot siltumu no pārkarsētām dūmgāzēm, kas radušās metalurģijā un ķīmiskajā rūpniecībā.

Rūpnieciskā tipa tvaika katls

Enerģētikā tiek izmantotas visspēcīgākās ierīces, kas ražo līdz 5000 t tvaika stundā pie spiediena apmēram 280 kgf / cm2. Tvaiks pārkarsēts līdz 500 ° C temperatūrai, pēc tam tas nonāk turbīnu blokos, kur notiek siltumenerģijas pārvēršana mehāniskajā enerģijā.

Dažās iestādēs ir izdevīgi izmantot tvaika katlu, kas nodrošina apkuri ēkai un nodrošina tvaika piegādi veļas mazgātavām. Dažreiz tiek uzstādīti tvaika ģeneratori, kur iespējams izmantot augstas temperatūras gāzes, šis risinājums apkures periodā ietaupa ievērojamas summas.

Tvaika katli un darbības princips ievērojami atšķiras no ūdens sildīšanas sistēmām. Tvaika ražošanas iekārtu darbs ir balstīts uz ūdens sildīšanu un tā pārveidošanu tvaikos. Apkure tiek veikta, izmantojot siltumu no degošu materiālu sadedzināšanas, visbiežāk izmanto dabasgāzi vai ogles. Katla tvaika izvade vienmēr notiek ar pārspiedienu, un atkarībā no mērķa tās vērtība svārstās plašā diapazonā un var svārstīties no 1 kgf / cm2 līdz vairākiem simtiem kgf / cm2.

Steam katla darbības shēma

Kā uzzināt, kas ir labāks čuguna krāsns ar ilgu degošu kamīnu? Viss šeit var būt.

Mūsdienu aprīkojums ir drošāks, jo tiek izmantotas tādas katla projektēšanas shēmas, kurās tvaika veidošanās notiek mazos daudzumos, bet ar lielu ātrumu, proti, nav ievērojamu ūdens tvaika stāvokļa masas uzkrāšanās. Tomēr tvaika iekārtu drošība ir atkarīga no spiediena un temperatūras parametru kontroles un automatizācijas līmeņa, kas izgāž pārmērīgu tvaiku un izslēdz apkuri avārijas gadījumā.

Atšķirības un tvaika aprīkojuma veidi

Neskatoties uz to, ka visu katlu darbības princips ir balstīts uz degošu sadegšanas siltuma nodošanu ūdenim, lai pārietu uz tvaika stāvokli, konstrukcijas pieeja tvaika ražošanas blokos ir atšķirīga.

Galvenie iekārtu veidi:

  • ar gāzes cauruļu tvaika ražošanas metodi;
  • ar ūdens caurules metodi.

Gāzes cauruļu katli nodrošina tvaiku šādā veidā. Caurules ir iebūvētas katla cilindriskajā korpusā, kur notiek sadedzināšana vai karstās dūmgāzes. Siltums no šīm caurulēm tiek pārnests uz ūdeni, kas pēc tam kļūst par tvaiku. Šīs vienības ir iedalītas katlos ar ugunsdrošības vai dūmu lampām. Liesmas tips uzņem degvielas sadegšanas procesu tieši pašā caurulē, šim nolūkam pie ieejas tiek uzstādīts deglis ar kompresoru, kas ļauj vienmērīgi sadedzināt degvielu visā cauruļvada garumā. Dūmu lampās degšana nenotiek, un siltums tiek nodots ūdenim, piegādājot apsildāmās gāzes (sadegšanas produktus). Tas ir, teorētiski, sadegšanas produktu pārpalikuma siltuma izmantošanas process. Iztvaicēšanas process notiek cilindra augšdaļā, un uzkrātais tvaiks pakāpeniski tiek izvadīts uz līniju caur apgrieziena vārstu, kas aprēķināts vajadzīgajam spiedienam.

Gāzes caurules tvaika katls

Gāzes cauruļu katlos tvaika veidošanās notiek tieši pašā ierīces ķermenī, tāpēc kafijas tilpums ir liela tvaika masas akumulators ar pārmērīgu spiedienu. Šis fakts ierobežo agregātu jaudas raksturlielumus, jo augstspiediena tvaika ražošanā ir iespējams saplīst kopējo trauku un uzreiz atbrīvo lielu tvaika vielas masu. Gāzes cauruļu katlu jauda ir ierobežota līdz apmēram 400 kW, darba spiediens nav lielāks par 10 kgf / cm2.

Ūdens caurules tvaika ģeneratoriem ir pretējs ekspluatācijas princips. Tajās degvielas sadegšanas siltums tiek novadīts uz caurulēm, kurām atrodas ūdens, kā rezultātā notiek viršanas un tā pāreja uz tvaika stāvokli. Apkures caurules atrašanās vieta un ūdens aprites metode caur tām ir atkarīga no konstrukcijas elementiem.

Visbiežāk sastopamās ūdens caurules tvaika ģeneratoru shēmas:

Drum chart

Bumbu ierīces var būt horizontālas vai vertikālas, tās sastāv no ugunsdzēsības kameras, virs kuras ir saišu kārbas cauri cilindram, kas uzkrāj gatavo tvaiku. Kurināmā sadegšanas siltums tiek pārnests uz caurulēm, tajos ir izveidots piesātināts tvaiks, no iztvaicētā ūdens atdalās no bungas un atgriežas pie caurulēm. Šķidrums, kas cauri tiem, var rasties līdz 30 reizēm un ir atkarīgs no agregātu veida. Dabas ūdens cirkulācijas katli darbojas, pamatojoties uz siltā ūdens slāņa paaugstināšanas principu, un tiek uzskatīti par mazāk produktīviem. Apūdeņošanas cauruļu ģeneratoros apgrozībā tiek samazināts tuneļu skaits un palielinās gatavā tvaika izplūde, savukārt degvielas daudzums ir nepieciešams, lai nodrošinātu iztvaikošanas ātrumu. Katla dizains var būt horizontāls vai vertikāls. Horizontālajās konstrukcijās, lai iegūtu tvaiku, izmanto vienu cilindru, un vertikālajos risinājumos ir atļautas vairākas bungas.

Drum katls ar ūdens caurules metodi tvaika ražošanai

Mūsdienu dizainā ietilpst ugunsdrošības starojuma ekrānu uzstādīšana, ļaujot siltuma starojuma enerģijas veidu izvēlēties sadedzināšanas laikā un papildus radīt tvaiku. Cauruļu ģeometriskā izvietošana katla korpusā tieši ietekmē apkures un iztvaikošanas ātrumu, tādējādi ietaupot degvielu.

Lai izveidotu pārkarsētu tvaiku vēlamajā temperatūrā, tiek uzstādīts pārkarsators. Tās konstrukcija atgādina cauruļu savienojumu ar stariem, tiem tiek piegādāts tikai piesātināts tvaiks, un pie izplūdes tā atstāj pārkarsētu stāvokli. Apkure ir arī dūmgāze.

Tieša plūsmas diagramma

Kompleksā tvaika ģeneratorā ir speciāls separators, kura uzdevums ir noņemt tvaika maisījuma šķidruma komponentu. Tas ir kritiski svarīgs patērētājiem, kuriem nepieciešama sausā tvaika padeve. Ūdens šķidrās fāzes saturs pasliktina siltuma pārnesi un var izraisīt kondensācijas efektu galvenās līnijas mezglos, kā rezultātā sistēmā rodas hidrauliskā šoka risks.

Tiešās plūsmas katla ķēde ar ūdens caurules tvaika ražošanas metodi

Ūdens cauruļu katliem, atšķirībā no gāzes cauruļu katliem, ir nepieciešama rūpīga ūdens attīrīšana, jo iztvaicēšanas laikā uz cauruļu iekšējās virsmas var būt sāls nogulsnēšanās. Tas izraisa sliktu sniegumu vai ārkārtas situācijas, kas saistītas ar noplūdi. Ūdens apstrāde ietver izšķīdušā skābekļa atdalīšanu un ūdens mīkstināšanu ar īpašām ķimikālijām. Lietojot katlu slēgtā kontūrā, piemēram, apkures sistēmā, vienu reizi apstrādā ūdeni. Ja ir paredzēts pastāvīgi savākt gatavo tvaiku, tad barību veic tikai ar sagatavotu ūdeni.

Kurināmā tvaika katli var būt:

  • dabas gāze;
  • ogles;
  • dīzeļdegviela
  • elektrība;
  • mazuts;
  • atomu enerģija.

Zemas kapacitātes tvaika katli, ko izmanto dažādu teritoriju apkurei, visbiežāk izmanto dabasgāzi, akmeņogles vai dīzeļdegvielu.

Kurām telpām piemērota tvaika sildīšana?

Atsevišķos gadījumos tiek izmantota tvaika sildīšana, galvenokārt tad, ja ir ieteicams izmantot jebkādas produkcijas dūmgāzu enerģiju. Parasti ražošanas telpas (darbnīcas, darbnīcas, saimniecības telpas, garāžas) parasti tiek apsildītas.

Tvaika katli, kas darbojas uz oglēm, gāzi vai dīzeļdegvielu, ir uzstādīti tajās telpās, kur īsā laika periodā ir nepieciešams iestatīt noteiktu temperatūru. Tas izskaidrojams ar tvaika sistēmu zemo inerci un siltumenerģijas augsto efektivitāti. Tvaiks papildus siltuma pārnešanai nodod slēpto siltumenerģijas veidu kondensācijas laikā, kas iegūts iztvaicēšanas procesā. Tas nozīmē, ka siltumenerģija tiek pārraidīta ne tikai, atdzesējot tvaika masu, bet arī tā kondensācijas dēļ.

Kādos nolūkos, kādas normas utt., Var atrast rakstā. Plīts. Garāžas krāsns.

Māju apsildes shēma

Tvaika sildīšanas priekšrocības:

  • Maza platuma radiatorus var izmantot liela Δt dēļ;
  • ātri sasniegt nepieciešamo istabas temperatūru;
  • nelielais kondensētā ūdens daudzums atgaitas caurulē ļauj izmantot neliela diametra caurules;
  • spēja samazināt apkures izmaksas ar iespēju dūmgāzu izvadīšanai tvaika ģeneratorā.

Trūkumi:

  • nespēja pielāgot radiatoru temperatūru;
  • sadedzināšanas iespējamība, pieskaroties apkures sistēmas elementiem (temperatūra 120-130 ° C);
  • tvaika katlu liels trokšņu līmenis;
  • siltuma zudumi lielceļos.
  • Tvaika katli, to ekspluatācijas specifikācijas jāizvēlas atkarībā no to izmantošanas uzdevumiem un finansiālajām iespējām.

Katls, cena ir atkarīga no apjoma

Tvaika ražošanas iekārtas, konkrēti un papildus rūpnieciskām un enerģijas lietojumprogrammām, var izmantot kā alternatīvu ūdens apkurei nedzīvojamās telpās ar šīs sistēmas konstrukcijas prasībām.

Tvaika katla darbības princips (video)

Šajā video jūs uzzināsiet, kā darbojas tvaika katla process.

Darbības princips un tvaika katla ierīce

Tvaika katls ir ierīce, kurā tiek ievietota kurtuve. Tas ir cietās vai mobilās degvielas sadegšana, kam seko siltums. Pateicoties šim siltumam, katls ūdens uzsilst un no tā tiek radīts tvaiks (piesātināts vai pārkarsēts). Izejošais tvaiks ir spiediens virs atmosfēras un tiek izmantots rūpnieciskām vajadzībām.

Lai tvaika katls efektīvi pildītu savu galveno funkciju, tas ir jāizvēlas atbilstoši dzīvojamo telpu apkures apgabala izmēram.

Kopumā katla iekārta ir šāda. Katla augšējā daļā esošais cilindrs ir savienots ar kolektoriem, kas atrodas apakšējā daļā, izmantojot rezerves spiedienus (tie paši nav apsildāmi). Izmantojot pacelšanas caurules, kolektori ir noslēgti uz cilindra. Pacelšanas caurules atrodas degvielas sadegšanas zonā. Caur caurulēm paceļas tvaika un ūdens maisījums, un separators atdala maisījumu savās sastāvdaļās. Steam nonāk tvaika līnijā, un ūdens atgriežas pie cilindra un atkal piedalās tvaika ražošanas procesā.
Tvaika katla detaļas un konstrukcija

  • sildierīces (caurules, radiatori, baterijas, reģistri);
  • maģistrālie cauruļvadi;
  • regulēšanas un apturēšanas vārsti;
  • sūkņi;
  • kontrole;
  • automatika.

Tvaika sildīšanas organizācijas piemērs.

Tvaika katla ierīce uzņemas dažādu cauruļu un trauku klātbūtni. Caurules un dažāda diametra tilpnes ir savstarpēji savienotas ar velmēšanas vai metināšanas metodi. Katliem ir speciālas lūkas, kas nodrošina iespēju tīrīt un pārbaudīt kolektorus un cilindru. Katla iekšpusē ir divas vietas: ūdens un tvaika. Ūdens ir piepildīts ar ūdeni, un tvaika - ar tvaiku. Katla tvaika telpā ir atdalītājs, kas atdala tvaiku no mitruma. Ierīce šos divus atstarpes atdala ar iztvaikošanas spoguļu.

Galvenā tvaika katla sastāvdaļa ir krāsns. Šajā procesā notiek dedzināšana. Tas ir vertikālu cauruļu cisterna, kas ir savienota ar izejas atverēm kolektoru tvertnēm, kas iekļautas apkures katlā. Ārpus kamīna ir apvilkti ugunsizturīgi un izolējoši materiāli. Starp caurulēm un to korpusu ir īpaši ķieģeļi. Šie ķieģeļi atklāj cauruļu priekšējās virsmas, bet aizver aizmugures, kā rezultātā izdedži un pelni neaiztur ugunsdrošības sienas.

Izmantojot cieto kurināmo, tas atrodas uz režģa. Caur gaisa caurumiem sasmalcinātā degvielā iekļūst pats gaiss. Ja izmanto koksa oglēm, to periodiski jāsajauc, lai gaisa padeve neapstājas.

Izmantojot mobilo degvielu (akmeņogļu putekļus, mazutu, degvielas gāzi), degļu ievada degļu sistēmā. Šajā degli ļoti mainīgas gaisa plūsmas tiek sajauktas ar ienākošo degvielas strūklu.

Vadības ierīces nodrošina automātisku tvaika ģeneratoru ieslēgšanu un izslēgšanu atbilstoši iestatītajai programmai, avārijas sākotnējā cēloņa saglabāšanai, ūdens līmeņa regulēšana bungā un tvaika spiediens. Šī sistēma automātiski paziņo par ārkārtas situāciju. Piemēram, ja katls ir pārsātināts ar ūdeni vai ar spēcīgu tvaika spiediena palielināšanos, kad katls iziet ūdenī un citās ārkārtas situācijās, sistēma automātiski ieslēdz trauksmi.

Tvaika katlu šķirnes un dizains, to efektivitāte
Lai izprastu katla konstrukciju, ir jāzina principi, pēc kuriem tie tiek sadalīti savā starpā:

  1. Saskaņā ar tvaika un ūdens maisījuma pārvietošanas metodi. Saskaņā ar šo principu tiek izdalīti divu veidu katli: ar dabisko un piespiedu apriti.
  2. Atbilstoši kondensāta atdeves metodei katli ir divu veidu: slēgti un atvērti.
  3. Atbilstoši siltumapmaiņas (tvaika, ūdens, dūmgāzu) piedalīšanās vidē kustības principam ir ūdens caurules un ugunsdzēsības katli.

Tvaika katla shēma.

Katli ir divu veidu: ūdens caurule un gāzes caurule. Viņiem ir atšķirīga ierīce un efektivitāte. Gāzes cauruļu katli sauc par tādiem, kuros gāzes pārvietojas ugunsdzēsības lampās un ugunsdzēsības lampās, apkurinot ūdeni. Viņi atpūšas uz ugunsdrošības sānu malām. Ūdens cauruļu katlos ūdens pāri cauruļvadiem, un gāzes tās mazgā no ārpuses. Ūdens cauruļu katli ir piestiprināti pie ēkas vai katla rāmja.

Tagad tiek ražoti galvenokārt DE, KE, IU sērijas tvaika katli. Viņiem ir ne tikai cita ierīce, bet arī dažādi degvielas veidi. DE sērijas kaučuks ir augsta efektivitāte, darbs ar gāzi un mazutu, KE sērija - ar cieto kurināmo.

Tvaika katla darbības un dizaina princips
Dūmgāzēs atbrīvotais siltums, kas rodas krāsnī, iet uz sildīšanas virsmām (tvaika sildītājs un apkures caurules). Apsildāmās virsmas ir divu veidu: starojuma un konvekcijas. Konvektīvās apkures virsmas ietver šādus elementus: kontaktstīrīšanas siltummaini, ūdens ekonomators, gaisa sildītāji. Tie ir paredzēti, lai palielinātu iekārtas efektivitāti, mazinātu siltuma zudumus ar izejošajām gāzēm, samazinātu degvielas patēriņu.

Tvaika katla darbības princips.

Ūdens kvalitāte ir ārkārtīgi svarīga tvaika katlu darbībā. Viņi var izmantot tikai tīru ūdeni bez piemaisījumiem. Tādēļ pirms ievadīšanas katlā ūdenim jāveic ķīmiska tīrīšana un deaerācija (gāzes noņem no ūdens). Tik pēc tam ūdens kļūst barojošs.

Pēc tam padeves ūdens tiek sūknēts ūdens ūdeņu ekonomizētājā. Tur tas tiek uzkarsēts ar dūmgāzēm un nonāk bungas augšdaļā, tur arī barošanas avots un katls.

Daļa no katla ūdens no augšējā cilindra tiek nogāzta apakšā caur caurulēm, ko sauc par katliem. Tvertnes augšdaļā dūmgāzu temperatūras ir zemas, un apakšā - augsta. Tādējādi ūdens tiek uzkarsēts un kopā ar tvaika un ūdens maisījumu paceļas uz augšējo cilindru caur pacelšanas caurulēm.

Katla ūdens otra daļa no augšējās cilindra iziet caur notekcaurules, kas atrodas ārpus krāsns, pēc tam tiek nosūtīta, lai pārdalītu caur kolektoriem. Pēc tam apkures katla ūdens ekrāna caurulēs tiek radīts tvaika un ūdens maisījums un tvaika burbuļi, kurus nosūta uz augšējo cilindru.

Dzesēšanas šķidruma ceļam ir aprites cilpas nosaukums.

Apkures sistēmas divu cauruļu uzstādīšanas shēma.

Tvaika katla augšējā cilindrā tvaiks, kas iegūts sildīšanas iztvaicēšanas virsmās, šķērso separatoru, no kura no tā atbrīvojas ūdens pilieni. Tas rada sausu piesātinātu tvaiku un palielina efektivitāti. Šis tvaiks tiek piegādāts patērētājam caur tvaika līniju. Šis tvaiks var arī iet pa to pašu tvaika līniju uz pārkarsētāju, kur tas tiek uzkarsēts līdz augstākajai temperatūrai, saglabājot spiedienu.

Darbības laikā tvaika katli augšējā cilindrā ūdens līmenis pastāvīgi svārstās starp augšējo un apakšējo pozīciju. Tas ir paredzēts, lai palielinātu tvaika katlu efektivitāti. Ūdens tilpums, kas atrodas starp šiem diviem līmeņiem, ir rezervēts katla netraucētai ekspluatācijai, ja tajā nav ūdens. Lai palielinātu tvaika katla efektivitāti, uzstādiet sildītājus.

Maksimālā vai tā sauktā augstākā pieļaujamā ūdens līmeņa pozīcijas noteikšana tvaika katla tvertnē tiek veikta tā, lai novērstu ūdens iekļūšanu siltumizolācijā.

Vara caurules - izturīgas, uzticamas, praktiskas. Šāds cauruļvads spēj izturēt augstas temperatūras dzesēšanas šķidrumu.

Tvaika katla trumuļa minimālā vai zemākā pieļaujamā ūdens līmeņa pozīcijas noteikšana tiek veikta tā, lai izvairītos no katlu cauruļu un augšējā cilindra metāla virsmas pārkaršanas, kā arī lai nodrošinātu pastāvīgu ūdens plūsmu uz sprauslām.

Tvaika katlu ierīce nodrošina ūdens cirkulāciju. Tas var būt dabisks un piespiedu līdzeklis. Pateicoties dažādam tvaika un ūdens blīvumam, tiek nodrošināta dabiskā cirkulācija tvaika katlos, kas nodrošina to ierīci. Tvaika un ūdens maisījuma blīvums stāvvados caurulēs ir mazāks nekā ūdens blīvums rezerves sprauslās. Bet tajā pašā laikā temperatūra un spiediens visā cauruļvadā ir vienādi. Turklāt tvaiks ir gāze, kas vienmēr cenšas uz augšu.

Piespiedu cirkulācija tvaika katlos tiek veikta ar speciālu sūkņu palīdzību.

Cirkulācijas traucējumi var rasties:

  • nepietiekama iztvaicēšanas virsmas sildīšana caurules slāpēšanas rezultātā;
  • sakarā ar nevienmērīgu ūdens sadalījumu caur kolektoru un ekrāna caurulēm, ko rada dūņu piesārņojums utt.

Drošības nosacījumi tvaika katliem
Galvenais nosacījums tvaika katla drošai darbībai un tā efektivitātes paaugstināšanai ir saglabāt metāla sildvirsmas temperatūru noteiktā līmenī. Tas tiek panākts, pateicoties nepārtrauktai dzesēšanas šķidruma iedarbībai iekšpusē apsildāmās caurulēs, ko nodrošina tā ierīce (notiek intensīva šo siltuma virsmu dzesēšana). Tas ir nepieciešams, jo izplūdes gāzēm ir ļoti augstas temperatūras. Dzesēšanas šķidrumam ir nepārtraukti jālikvidē siltums no cauruļu sienām, ko silda dūmu krāsnis. Ja nepietiek siltuma noņemšanas no caurulēm, metāls pārkarst, zaudē spēku un efektivitāte samazinās. Var rasties fistulas un odulīns. Sliktākais variants ir pārtraukt cauruļvadus un avārijas apturēt katlu.

Personāla nepieņemami nolaidīga attieksme pret katlu iekārtu darbu. Rezultātā var rasties ne tikai efektivitātes samazināšanās, bet arī ūdens izplūde no cilindra. Tvaiks nokļūs nolaišanās cauruļvados, veidojas kavitācija, augšējā cilindra un caurules pārkarsēsies. Galu galā notiks nelaimes gadījums.

Darbības princips un tvaika katla ierīce - atšķirības, priekšrocības

Tvaika katli ir aprīkojums, ko var izmantot gan rūpniecības objektos, gan vietējiem nolūkiem. Šo ierīču galvenā funkcija ir ūdens pārveidošana tvaikos, ko vēlāk var izmantot telpu sildīšanai vai dažādu mehānismu kustības nodrošināšanai. Šajā rakstā tiks apspriesta tvaika katla ierīce, tās īpašības un pielietojums.

Tvaika katlu pielietojums un mērķis

Tvaika katli aktīvi izmanto šādās nozarēs:

  1. Apkures sistēmas. Ir tvaika katlu rūpniecības un mājas modeļi, kas ļauj izmantot tvaiku kā dzesēšanas šķidrumu. Tvaika iziet cauri apkures lokiem un / vai ieplūst karstā ūdens apgādes siltummaiņos, tādējādi nodrošinot siltumenerģijas padevi. Sadzīves tvaika apkures katls bieži vien tiek apvienots ar cietā kurināmā apkures ierīcēm. Rūpnieciskās iekārtas izmanto spēcīgākas un uzticamākas ierīces, kas ražo pārkarsētu tvaiku, kam ir lielāka siltuma pārnešana.
  2. Enerģija. Tvaika automāti ļauj pārveidot karsēto tvaiku elektroenerģijā. Darbplūsma izskatās diezgan vienkārša: tvaika pāriet uz turbīnu un rotē vārpstu, tādējādi radot elektrību. Šo principu veiksmīgi izmanto dažādās elektrostacijās.
  3. Rūpniecība Tvaika ierīces var nodrošināt dažādu sistēmas elementu mehānisku kustību. Rūpnieciskai izmantošanai tvaika katla darbības princips ir tāds pats kā iepriekšējā gadījumā, bet radītā enerģija ir vērsta uz to, lai mehāniski iedarbotos uz elementiem, kas jāpārvieto.

Zinot, kas ir tvaika katls un kur tas tiek izmantots, ierīce tiek izmantota ar vislielāko efektivitāti.

Tvaika katla darbības princips

Vispirms jums ir jāsaprot, ko sauc par tvaika katlu. Tvaika katls ir ierīce, kas ģenerē tvaiku. Ir divu veidu saražoti tvaika piesātināti un pārkarsēti veidi. Piesātinātās temperatūra ir 100 grādi, un spiediens ir 100 kPa. Pārsildīts tvaiks tiek uzkarsēts līdz 500 grādiem, un spiediena vērtība var pārsniegt 26 MPa. Piesātinātais tvaiks tiek izmantots sadzīves vienībās, un tā pārkaršanas dēļ tā ir izmantojama tikai rūpnieciskās mēroga iekārtās.

Izejviela tvaika ģenerēšanai ir ūdens, kas tiek apstrādāts katlā, kas darbojas ar jebkura veida degvielu. Darbības laikā saražotais tvaiks tiek pārveidots par dzesēšanas šķidrumu, kas siltumenerģiju piegādā tās izmantošanas vietai.

Neatkarīgi no konkrētas ierīces specifiskām konstrukcijas iezīmēm, vispārējais tvaika katla darbības princips vienmēr ir vienāds:

  • Pirmkārt, ūdens iet cauri tīrīšanas solim un tiek nosūtīts uz tvertni (parasti atrodas ierīces augšpusē) ar elektrisko sūkni;
  • Tvertnē uzkrātais ūdens nonāk cauruļvados, kas noved pie tālāk esošā kolektora;
  • No kolektora ūdens tiek virzīts uz augšu, ieejot apkures zonā;
  • Cauruļvadā ūdens tiek pārveidots par tvaiku, kas pārsniedz spiediena starpību starp šķidrumu un gāzi;
  • Konstrukcijas augšējā daļā ir atdalītājs, kas ļauj atdalīt tvaiku no ūdens un izņemt pārpalikumu no tvertnes;
  • Steam iet uz cauruļvadu un iet uz patērētājiem;
  • Tvaika ģeneratoros apkures posms tiek veikts vēlreiz, lai sasniegtu vajadzīgo tvaika stāvokli.

Lai labi izprastu, kā darbojas tvaika katls, ir jāņem vērā arī tā dizaina īpatnības, kuras turpmāk tiks aplūkotas.

Tvaika katla ierīce

Strukturāli tvaika katls ir tvertne, kurā notiek ūdens pārvēršana tvaikos. Jauda parasti tiek veidota no caurulēm, kuru diametrs var atšķirties diezgan plašā apjomā. Papildus piepildītajai caurulei tvaika katla shēmā ir degšanas kamera, kas paredzēta degvielas degšanai.

Firebox var būt dažas funkcijas, kas ir tieši atkarīgas no izmantotā kurināmā veida. Piemēram, cietā kurināmā degļi apakšējā daļā ir aprīkoti ar restēm, caur kurām skābeklis iekļūst kamerā. Konstrukcijas augšējā daļā ir uzstādīts tradicionālais skurstenis, kas rada vilkmi un nodrošina normālu sadedzināšanu. Ja izmanto šķidro enerģiju vai gāzi, degšanas kamera tiek piegādāta ar degli.

Jebkurā gadījumā gāze, kas izdalās degšanas laikā, palielinās līdz tvertnei, kas piepildīta ar ūdeni, izdalās siltumu un izplūst atmosfērā ar skursteni. Ūdens noteiktā punktā sāk vārīties un pārvērsties tvaikā, kas tiek nosūtīts uz tvertnes augšējo daļu, un pēc tam uz caurulēm.

Tvaika katlu veidi

Pirmais parametrs, pēc kura tiek klasificēti tvaika katli, ir izmantojamā kurināmā veids, atkarībā no tā, kāda veida katli ir piešķirti:

Atkarībā no to mērķa tiek izdalīti šādi tvaika katlu veidi:

  • Sadzīves tehnika;
  • Rūpnieciskais;
  • Enerģija;
  • Pārstrāde.

Pēdējais parametrs ir dizains, kas ļauj atšķirt divu veidu apkures katlus:

Tvaika katla dizains ir diezgan svarīgs, tāpēc jums vajadzētu saprast atšķirības starp šiem ierīču veidiem.

Atšķirības starp gāzes un ūdens cauruļu katliem atbilstoši darba shēmai

Spēja radīt tvaiku parasti tiek izgatavota no vienas vai vairākām caurulēm. To ūdenī silda apkures gāzes, kas izdalās degvielas sadegšanas laikā. Šis dizains nozīmē, ka pati gāze paceļas ar ūdeni piepildītajām caurulēm, un ierīces, kas darbojas saskaņā ar šo principu, sauc par gāzes cauruļu katliem.

Citā tipa katla gāzē cauruļvadi tvertnē pārvieto ar ūdeni. Šajā gadījumā jaudu sauc par cilindru, un pats katls tiek klasificēts kā ūdens caurule. Ar ūdeni piepildītās mucas var novietot horizontāli, vertikāli, radiāli vai kombinēti, atkarībā no tā, ko emitē atbilstošie ūdens caurulīšu katli.

Apskatīto apkures katlu tipu salīdzinājums ļauj izdarīt šādus secinājumus:

  1. Pirmā atšķirība ir dažādu izmantoto cauruļu izmēri. Gāzes cauruļu iekārtas ir aprīkotas ar pietiekami lielām caurulēm, salīdzinot ar produktiem, kas tiek izmantoti ūdens cauruļu katlos.
  2. Nākamā atšķirība ir jaudas atšķirība. Gāzes cauruļu katlu jaudas robežvērtība ir 360 kW, un maksimālais spiediens nedrīkst pārsniegt 1 MPa. Augstspiediena un tvaika apjoms prasa palielināt ierīces sienas biezumu, kas negatīvi ietekmē katla galīgās izmaksas. Trūkst tāda ūdens trūkuma katla ūdens katlu - tiem var izmantot plānas caurules, kas ļauj sasniegt augstāku temperatūru un spiedienu salīdzinājumā ar gāzes lampu kolēģiem.
  3. Ūdens caurules katli ir ne tikai jauda un augstāka temperatūra. To priekšrocības ietver spēja izturēt smagas pārslodzes, kas norāda uz lielāku šo ierīču drošību.

Papildu elementi katlos

Tvaika katla ierīce neaprobežojas ar jau iepriekš aprakstītajiem pamata elementiem. Dažreiz tvaika katlu var aprīkot ar papildu ierīcēm, lai uzlabotu sistēmas efektivitāti vai funkcionalitāti.

Tie ir šādi elementi:

  1. Pārkarsanas sildītājs Šis elements ļauj sildīt tvaiku temperatūrā virs 100 grādiem, kas ļauj sasniegt lielāku efektivitāti, palielinot ierīces efektivitāti. Tvaiks, lietojot pārkarsētāju, var sasniegt 500 grādu temperatūru, un tā sildīšanu jau veic caurulēs, tas ir, pēc ūdens iztvaikošanas posma. Sildītājs var būt iebūvēts vai darbojas kā atsevišķa ierīce. Ir konvekcijas un radiācijas ierīces (otrajam veidam ir 2-3 reizes lielāka jauda).
  2. Steam atdalītājs Šis tvaika katla elements ļauj novērst visu tvaika pārmērīgu mitrumu un maksimāli to nožūt. Izmantojot atdalītāju, katra katla efektivitāte ievērojami palielinās.
  3. Tvaika akumulators. Šī ierīce ļauj stabilizēt sistēmu. Akumulators absorbē saražoto lieko taru un atgriež tos sistēmā, ja tas kļūst par mazu.
  4. Ūdens attīrīšanas ierīce. Šī ierīce ļauj samazināt ūdens piesātinājumu ar skābekli un dažādām ķīmiskām vielām. Savlaicīga ūdens sagatavošana ļauj samazināt korozijas efektu uz katla iekšējiem elementiem un samazināt nogulšņu daudzumu sistēmā.

Arī tvaika katla iekārtai ir vārsts kondensāta novadīšanai, gaisa sildītāji un vienības vadības bloks, kas ietver degšanas slēdzi un kontrolē izejvielu un enerģijas patēriņu. Izpratne par tvaika katla sastāvu ļauj jums pielāgot savu konfigurāciju konkrētiem uzdevumiem.

Steam ģenerators

Tvaika ģeneratori ir tvaika katlu šķirnes, kas aprīkotas ar papildu elementiem. Jo īpaši šādas ierīces konstrukcijā var ietilpt vairāki starpsienu tvaika pārkarsētāji, kas ļauj pagarināt iekārtas jaudu.

Visbiežāk atomelektrostacijās tiek izmantoti tvaika ģeneratori. Tvaika izmantošana ļauj pārveidot enerģiju, kas iegūta, samazinot atomus elektrībā.

Tvaiks atomu reaktoros var darboties šādi:

  1. Ūdens ieskauj reaktora korpusa ārējo daļu, ņemot vērā tā siltumenerģiju. Steam veidojas savā ķēdē, kas atrodas ārpus reaktora. Tvaika ģenerators ar līdzīgu konstrukciju veic siltummaini funkciju.
  2. Otrajā shēmā ir atrodamas caurules ūdens sildīšanai pašā reaktorā. Tā rezultātā izrādās, ka reaktors pārvēršas par sava veida degšanas kameru, un radītais tvaiks tiek nekavējoties nosūtīts uz elektroģeneratoru. Šo dizainu sauc par viršanas reaktoru un nav nepieciešams uzstādīt tvaika ģeneratoru.

Secinājums

Tvaika katli ir pietiekami spēcīgas un efektīvas ierīces, kas ir nepieciešamas vairākās situācijās. Sadzīves katli nodrošina iespēju sildīt māju vai veikt kādu darbu, un rūpnieciskās vienības ļauj jums ģenerēt elektroenerģiju lielos daudzumos. Jebkurā gadījumā, lai efektīvi izpildītu noteiktos uzdevumus, katla mērķim un projektam jābūt saskaņotam.

Tvaika katlu darbības ierīce un darbības princips

Īpašu uzmanību pievēršot katliem, kas rada tvaiku no ūdens. Ēkas apsildē tos reti izmanto, parasti apkurei ir sekundārā funkcija. Šādu vienību galvenais uzdevums ir tvaika ražošana dažādiem tehnoloģiskajiem procesiem. Atkarībā no nepieciešamajiem tvaika parametriem tvaika katla ierīce tiek izvēlēta pie kontaktligzdas, kas nodrošina šos parametrus.

Darbības princips un tvaika katlu veidi

Ja apkures iekārtu mērķis ir sildīt ūdeni, lai sildītu māju, vienlaikus novēršot tā vārīšanās temperatūru katla tvertnē, tvaika katla darbība atrisina pretējo problēmu. Tās mērķis ir vadīt visu degšanas siltuma enerģiju verdošā ūdenī un tās iztvaikošanu. Daži tehnoloģiskie procesi prasa paaugstinātu tvaika temperatūru, tāpēc trešā posma darbības vienība kļūst tās sildīšana līdz šai temperatūrai (pārkaršana). Tvaika ģeneratoru galvenie darbības rādītāji ir spiediens un veiktspēja, kas izteikta tonnās uz 1 stundu.

Šāda veida siltuma jaudas iekārtu konstrukcijas ir atšķirīgas, bet tvaika katla darbības princips nemainās: sadedzinot šķidrā kurināmā vai dabasgāzi krāsnī, nodod visu sadegšanas siltumu ūdenim, kas iet caur siltummaini, lai to iztvaikotu un nosūtītu patērētājiem. Saskaņā ar siltuma pārneses metodi tvaika ģeneratoros tiek izmantoti siltummaiņi:

  • ugunsdzēsības caurule (dūmi);
  • ūdens caurule

Viņiem ir viena kopīga iezīme: tās ir caurules, kas ražotas dažādās iekārtās ar dažādām sekcijām un formām. Cauruļu iekšpusē pārvietojas viens no medijiem, kas piedalās siltuma pārneses procesā, un ārā tie tiek mazgāti ar otro barotni. Ugunsdzēsēju caurules siltummaiņos iekšā ir karsti dedzināšanas produkti, kas silda ūdeni katla tvertnē līdz iztvaikošanas stāvoklim. Viss notiek otrādi ūdenstilpes blokā, kur ūdens cirkulē caur spolēm, un tas tiek apsildīts ārpusē ar degļa liesmu un dūmgāzēm.

Ugunsdzēsēju caurules iekārtas

Attēlā redzams tvaika katla dizains ar trīs caurlaidīgo siltummaini. Trīsceļš - tas nozīmē, ka dūmgāzes pirms novadīšanas ārā veic trīs caurules caur caurulēm, mazgā ar ūdeni. Pirmais solis ir pašu sadedzināšanas kamera, kurā visaugstākā temperatūra. Galā gāzes mainās virzienā, nonākot otrās un trešās kārtas cauruļvados. Šādai kustībai, ventilators ierosina sadegšanas produktus, kā arī dabisko skursteņa iegrimi.

Ūdens līmenis šī dizaina katla tvertnē ir nestabils, jo tā sildīšanas procesā virina un tvaika formā ieplūst aparātā, kas atdala mazus pilienus - separatoru. Šķidruma atdalīšana ir obligāti jāveic, pretējā gadījumā tvaika līnijās, kas ved uz patērētājiem, būs ūdens āmurs, un rezultāts būs to iznīcināšana. Ūdens trūkums kreklā ir nepārtraukti jāpapildina, jo tiek izmantots padeves sūknis tvaika katliem.

Tas ir svarīgi! Visu tvaika ģeneratoru īpatnība ir tāda, ka viņiem nevar piegādāt aukstu ūdeni, un katrs ražotājs savu produkta minimālo temperatūru nosaka individuāli.

Apsildāms barības ūdens tiek veikts divos veidos:

1. Ar papildu plākšņu siltummaini palīdzību noņem siltumenerģijas saražotās enerģijas tvaiku.

2. Izmantojot ekonomazīri, kas uzstādīts pie dūmgāzu izejas no iekārtas. Ekonomiskais samazina sadegšanas produktu temperatūru, tādējādi sildot barības ūdeni. Metode palielina ģeneratora kopējo efektivitāti par 3-6%.

Ūdens caurules vienības

Vēl viena tvaika katla shēma ir ar ūdens caurules spirāles siltummaini. Šeit dūmgāzes arī veic vairākas kustības, pirms tiek atstātas iekārtas. Deglis ir novietots centrā, spoles iekšpusē ar ūdeni. Ar šādu apkures organizāciju iztvaicēšana spolē notiek diezgan ātri, un augu veiktspēja parasti ir augstāka. Bet šeit ir trūkums: mazākā kavēšanās barošanas spole izraisīs caurules sadedzināt un ārkārtas situāciju. Ugunsdzēsēju caurulēm nav šāda trūkuma, taču tie ir daudz inerciāli un ar lieliem izmēriem.

Atsevišķi jānorāda prasība par grima ūdens kvalitāti. Tvaika katlu tehnoloģiskā procesa tehnoloģija un projektēšana ir tāda, ka tai ir jāiziet vairāki sagatavošanas posmi:

  • Tīrīšana un dzeršanas kvalitāte.
  • Ķīmiskā atsāļošana.
  • Gaisa burbuļu noņemšana ar termiskiem vai ķīmiskiem paņēmieniem (deaerācija).

Piezīme: izvēloties deaerāciju ar termisko metodi, vienlaicīgi tiek atrisināts jautājums par barības ūdens sildīšanu, jo deaeratorā tā sakarst līdz 70-80 ° C

Neskatoties uz ūdens attīrīšanas pasākumiem, tvaika katlam nepieciešama periodiska katlakmens noņemšana, kas joprojām parādās apmaiņas virsmās. Darbību sauc par "attīrīšanu", veic dažādos veidos un sastāv no siltummaini cauruļu mazgāšanas zem spiediena.

Secinājums

Tvaika ģeneratori ir diezgan sarežģītas un energoietilpīgas ierīces, ko izmanto rūpnieciskajā ražošanā. Lai izvairītos no ārkārtas situācijām, to uzstādīšanu, nodošanu ekspluatācijā un ekspluatāciju vajadzētu veikt labi apmācītiem un augsti kvalificētiem darbiniekiem.

Tvaika katls: teorija, ekspluatācijas noteikumi, dizains un veidi, pielietojums

Tvaika katls ir paredzēts darba (vai spēcīga) tvaika ražošanai, kas spēj veikt mehānisko darbu vai izdalīt līdzvērtīgu siltuma daudzumu. Ierīces, kas veido tvaiku, ar noteiktu spēku, kas nav vajadzīgs, sauc par tvaika ģeneratoriem. Tos plaši izmanto rūpniecībā (piemēram, betona tvaicēšanai) pārtikas tehnoloģijās (tvaika katli), medicīnā (inhalatoros, sterilizatoros) un ikdienā (tvaicēšanai un tīrīšanai vannā utt.), Bet tvaika ģenerators ir tālu no tvaika katls.

Mūsdienu rūpniecības un sadzīves tvaika katli

Kāpēc jums vajag spēcīgu tvaiku?

Gadsimtā, kad kvantu datori un sakaru ierīces ir "ceļā", kas spēj neatkarīgi domāt par mākslīgo intelektu un kosmosa kuģi starpzvaigžņu lidojumiem, vajadzība pēc darba pāriem joprojām ir augsta. Rūpniecībā vispirms tiek nodoti lieli daudzumi gatavās lietošanai paredzētās siltuma un dzinēju tehnoloģiskās iekārtas: preses, āmuri, svayezabivateley utt. Ūdens transportā un enerģētikā tas ir tvaika turbīnu un citu lieljaudas mehānisko dzinēju darba šķidruma ražošana: sākot no kurienes ar 5-10 MW uz vārpstu, mehāniskās tvaika izmantošanas vienības izmaksas ir zemākas par jebkuru citu darba šķidrumu.

Piezīme: pāra tvaika cilindra - virzuļa ir ievērojams īpašums - lielākais spēks uz stienis attīstās pie nulles virzuļa ātruma. Citiem vārdiem sakot, tvaika dzinēja ārējā īpašība ir ideāla, un tās efektivitāte gandrīz nav atkarīga no darbības režīma; Pārnesumkārba tvaika dzinējs nav nepieciešams.

Ikdienas dzīvē tiek izmantoti arī tvaika katli; galvenokārt tvaika un divkanālu apkures sistēmās (CO). Steam CO nepieciešama rūpīgāka plombēšana nekā ar siltuma pārneses šķidrumu, bet ļauj atvienot un no jauna savienot atsevišķas filiāles ar sistēmu apkures sezonas laikā, neriskējot izšķīdināt visu apkuri. Tas, savukārt, ļauj siltumizolētām komunālajām telpām ar impulsiem, kas vietās ar skarbu klimatu ietaupa līdz 30% vai vairāk siltumenerģijas izmaksas sezonā.

Apvedceļš CO, gluži pretēji, izrādās ekonomiskāks ar malām ar ilgu starpsienu un vieglu, nestabilu ziemu. Vienstāva CO plūsmas temperatūra nedrīkst būt zemāka par apm. +45 grādi pēc Celsija, pretējā gadījumā apkures katlā nokristos skābes kondensāts, izraisot visas sistēmas nepareizu darbību. Siltuma zudumi maģistrālajās caurulēs ir ievērojami, tādēļ mājās un / vai sadales sildīšanas vietās viņi nodod tā sauktās. Lifta mezgli, kurā dzesēšanas šķidruma daļa no barības tiek iesūknēta atpakaļgaitas līnijā, to apsildot. Tomēr tajā pašā laikā katls virza lielu daļu dzesēšanas šķidruma apļa, patērējot lieko kurināmo, par kuru abonentiem ir jāmaksā. Jo augstāka ir ārējā temperatūra un mazāka apkure, jo lielāks siltums, ko rada katls, tiek iztērēts nevis lietotāju apsildīšanai, bet gan saglabāšanos režīmā. Kurš tomēr nav optimāls.

CO 2 shēmā tvaika katls ražo tvaiku, kas siltē CO dzesēšanas šķidrumu caur siltummaini. Tagad var nolaisties plūsmas temperatūru, kas samazinās strāvas zudumus: tie ir lielāki, jo dzesēšanas šķidruma karstāks. Atgriešanās temperatūra var būt tik zema, cik nepieciešams, kamēr sistēma nav atkausēta: siltummaiņā nekas neizdegas, un nav izveidoti skābie radikāļi, kas var izkrist no skābā lietuma. Nekas neapdraud arī tvaika katlu: kopš tā laika nav galveno zaudējumu siltummainis netālu; Tvaika padeve tam tiek regulēta ar automātisku vārstu, kas balstās uz 2. ķēdes temperatūru, un atpakaļgaitas tvaiks uz katlu paliek ļoti karsēts.

Kas ar to nepareizi?

Galvenais tvaika katlu trūkums ir liels gatavības laiks. Vislabākie mūsdienu modeļi nokļūst darba režīmā 3-5 minūšu laikā, un parastajā katlā pāri šķēros apmēram stundu. Tādēļ praktiski nav zemes tvaika transportēšanai, lai gan mūsdienu keramikas tvaika dzinēju efektivitāte nav sliktāka nekā iekšdedzes dzinējs. Bet jūs varat izslēgt dzinēju, bet katla apturēšanu nav.

Ne mazāk svarīgi ir sprādzienbīstamība. Ja automašīnas degvielas tvertnē esošais enerģijas daudzums tiek mērīts desmitiem kg TNT ekvivalenta, tad tvaika katlā ar centneriem un tonnām. Benzīns un dīzeļdegviela var un vienkārši sadedzināt, un katls eksplodē negadījumā. Moderns - ļoti reti, bet to sprādzienbīstamība vēl nav nulle.

No otrā trūkuma izriet arī cits: lai barotu tvaika katlu, jums ir nepieciešams ļoti kvalitatīvs labi sagatavots ūdens. Mērogs - briesmīgs boilera ienaidnieks, tas ievērojami samazina tā siltuma efektivitāti un palielina sprādziena risku.

Otrajā un trešajā - 4. smagā trūkuma dēļ: tvaika katliem ir nepieciešama regulāra kvalificēta pārbaude un apkope ar katla slēgšanu. Iedomājieties, ka jums noteikti ir jābrauc ar automašīnu uz degvielas uzpildes staciju ik pēc sešiem mēnešiem un pasūtiet dzinēja starpsienu, pretējā gadījumā vairs nerunās klausīties stūres ratu un pati nonāks stūrī.

Nedaudz vēstures

Domas par tvaika spēka izmantošanu praktiskajos tūkstošgades mērķos. Tiek uzskatīts, ka pirmais tvaika katls, kas vienlaikus bija arī strūklas tvaika turbīna, izgudroja Aleksandrijas herons. Ir pierādījumi, ka XVI gs. Spānijas flotes Blasco de Garay kapteinis uzbūvēja un parādīja karalim... tvaikonis, kas kuģoja. Bet, ja tas ir taisnība, tad vienreizējs izlases atklājums - termodinamika kā zinātne vēl neeksistē, un bez tā nav iespējams aprēķināt tvaika dzinēju un katlu tam. Edisons no praktizētājiem vienu reizi teica: "Nav nekas vairāk praktisks kā laba teorija."

Pateicoties tvaika katla darbam ar raktuvju lifts, 1698. gadā to iegādājās anglis T. Severi. Praksē viņa ideju vienlaikus realizēja arī anglis T. Ņūkomēns līdz 17. gadsimta beigām. Bet Newcomen katls principā neatšķīrās no vietējā tējkanna un ražoja ļoti vāju tvaiku, tādēļ Newcomen mašīnas nesaņēma plašu pielietojumu un neradīja revolūciju tehnoloģijās.

Tvaika katls I. I. Polzunova

Pirmais, kurš saprot, kā katls jādara, dodot spēcīgu tvaiku (jaudas tvaiks) XVIII gs. Otrajā pusē. neatkarīgi viens no otra ir arī angļu dizainers J. Watts (vatu spēka vienība ir nosaukts pēc viņa) un krievu pašmācītais mehāniķis I. I. Polzunovs. Viņš nevarēja pabeigt savu tvaika dzinēju - viņš nomira no slimības, bet katlu pabeidza 1765. gadā. Ūdens un Polzunova tvaika katlu konstrukcijas (attēlā pa labi) ir gandrīz identiskas, un tajā laikā nav citu tehnisku risinājumu.

Ūdens un Polzunova katlu siltumenerģijas efektivitāte un tvaika ražošana (sk. Zemāk) ļāva sākt mašīnas, kas veic ienesīgu lietderīgu darbu, bet nebija iespējamas ar tā laika tehnoloģiju. Tvaika katlu tehniskie parametri uzlabojās, un pirmās tvaika lokomotīvju izgudrotāji R. Trevičiks un J. Stephensons padarīja tos kompaktīvākus. Vēlāk angļu inženieri J. Thornycroft un E. Yarrow un pēc tam krievu zinātnieks V. G. Šukhovs, kas uzcēla televīzijas torni uz Shabolovka, lieliski veicināja katlu ēkas attīstību.

Pirmās Trevitik, Stephenson un Cherepanov lokomotīves

Piezīme: Stephensona pirmais tvaika dzinējs "Blucher" (centrā attēlā) ir skaitlis 2, bet tas ir tāpēc, ka viņa pieredzējis priekšgājējs nebija piemērots ilgstošai darbībai.

Mazliet teorija

Šajā sadaļā nav formulu no skolas un universitātes mācību grāmatām. Tiek pieņemts, ka jūs tos atcerēsities. Un, ja jūs aizmirstat, jūs zināt, kur meklēt. Šeit mēs apspriedīsim tvaika katla procesos esošo procesu būtību un informāciju, kas ir svarīga praksei, un no tiem izdarītos secinājumus. Un matemātikā ir ienesīgums. Bez izpratnes par aprēķinu būtību, vēl nav jēgas.

Galvenais tvaika katla darbības princips, ko Wutts un Polzunov guva nojaušam, ir tas, ka tas nevārās ūdeni. Viršanas process no sāniem tiek vienmērīgi kontrolēts: ūdens ir sasniedzis viršanas temperatūru un ir saņēmis slēpto iztvaikošanas siltumu - tas vārās; nē nē nē Normālā spiedienā verdošs ūdens ir salīdzinoši drošs, bet atkritumu tvaika efektivitāte ir niecīga; viņam ir mazs potenciāls. Un uzreiz sākas tā kondensācija, izraisot tvaika pilnīgu zaudē spēku.

Steam darbojas ar spiedienu. Pieņemsim, ka pārsniegums atmosfēras apstākļos ir tikai 1 MPa. Pēc tam virzuļa platība ir 500 kvadrātmetri. cm tvaika nospiediet uz leju ar apm. puse tonnas. Nav slikti, lai sāktu.

Piesātināta tvaika spiediens, palielinot tā temperatūru, palielinās saskaņā ar spēka likumu, t.i. ļoti ātri, kreisajā fig. Tajā pašā laikā palielinās arī iztvaikošanas spoguļa (GP) ūdens virsma un tvaika produkcijas viršanas temperatūra. Bet slēptais iztvaikošanas siltums paliek nemainīgs, un daļa no degvielas patēriņa, kas nesniedz pāris spēku, viss samazinās un samazinās. Tāpēc visos aspektos ir izdevīgi paaugstināt spiedienu katlā, bet tas palielina tā sprādzienbīstamību (skat. Zemāk). Un līdz noteiktai robežai, virs kuras netermodinamiskie spēki sāk traucēt procesu.

Piesātināta tvaika parametru atkarība no temperatūras

Pārsildītā piesātinātā ūdens tvaika parametru tabula ir dota labajā attēlā. Pievērsiet uzmanību izceltajām zaļajām kolonnām (daļēji vai pilnīgi). Tas parāda, ka tvaika maksimālā efektivitāte samazinās temperatūras diapazonā no 200-260 grādiem. Tajā ir tvaika spiediens, pie kura izpildmehānismam radītais spēks ir trīs reizes liels. Kopējā siltuma jauda (ņemot vērā latento siltumu) šajā diapazonā nepārtraukti pieaug. Tas ir labvēlīgs tvaika šķidrumam CO ar daļēju vai pilnīgu dzesēšanas šķidruma kondensāciju.

Sliktas ziņas sākas dzeltenās līnijās: tvaiks kļūst ķīmiski ļoti aktīvs - tas izdzer tvaika līnijas un mehānismus no parastā tērauda, ​​un daži no tā spēkiem nonāk pie "ķīmijas", neskatoties uz spiediena pieaugumu. Sarkanās līnijas - ziņas ir vēl sliktākas: ūdens pārtvaicējas ūdens termiskā disociācija, un katls kļūst ārkārtīgi bīstams.

Par apzīmējumu

Tvaika dzinēju laikmetā tika izmantoti spiediena atmosfēras spiediens (pie) un pārmērīgi (pie) spiediena vienības. 1 am = 1 kgf * kv. skatīt p (ati) = p (a) -1, jo gaisa spiediens 1 atm. Tagad spiediens tiek mērīts pascālos (Pa). 1 am = 1,05 MPa. Tas ir pareizi, jo Katla darbības režīms ievērojami atkarīgs no apkārtējā gaisa spiediena. Bet tur nav pārslodzes Pascals, tāpēc, lai noteiktu tvaika stiprību, no spiediena katlā jāatņem 1 MPa. Piemēram, pie 240 grādiem spiediens katlā ir 3,348 MPa. Darbam jūs varat izmantot ne vairāk kā 2,298 MPa, bet katram laukumam. Katla daļiņu iekšējās virsmas ir sasmalcinātas vairāk par 30 kg * kv. cm. Lai aprēķinātu katla jaudu, ir nepieciešams arī izmantot tvaika izvadi kg * s vai kg * h. Vēl viena vērtība, kas jāzina, ir katla siltuma efektivitāte, kas ir vienāda ar siltuma enerģijas attiecību, kas tiek glabāta tvaika masas vienībā, un to saražošanai nepieciešamās degvielas sadegšanas siltumu. Siltuma efektivitāti bieži sauc par katla efektivitāti, taču jāpatur prātā, ka viena un tā paša projekta jaudas un apkures katlu efektivitāte ir atšķirīga: pēdējā gadījumā iztvaikošanas latento siltumu var atgriezt latenētā kondensāta siltumā, bet ne pirmajā.

Piezīme: dažreiz pārmērīgais atmosfēras tvaika spiediens tiek izteikts bāros (bar). Piemēram, katla specifikācijā viņi raksta - spiediens 1,5 bar, kas ir vienāds ar apm. 1.5 ati. Bet bārs arī nav sistēmas vienība, tās lietošana nav reglamentēta. Tādēļ tajā pašā specifikācijā ir nepieciešams atrast ūdens temperatūru katlā un pārbaudīt to.

Tvaika potenciāls

Kopā ar temperatūru katlā tā sprādzienbīstamība arī strauji palielinās. Temperatūrai, kas pārsniedz apm. 200 grādos, pat pazeminot spiedienu, kas rodas pārmērīga tvaika dēļ, var izraisīt visa ūdens masas palielināšanos katlā un tās eksploziju. Stāstā par Novikov-Surf "Bay of priekam" ar visām aprakstītajām kā simpātisks sarkanā ugunsdzēsējs tehnisku informāciju pūta katla militārās laivas White, kura komanda bija piespiedu kārtā kareivji. Pamatojoties uz šiem apsvērumiem, tvaika sadalījums atkarīgs no darba potenciāla lieluma:

  • Zems potenciāls - temperatūra līdz 113 grādiem pēc Celsija, spiediens līdz 1,7 MPa. Katla eksplozija ir gandrīz neiespējama, jo tajā ir neliels enerģijas daudzums.
  • Zems potenciāls - temperatūra 113-132 grādi, spiediens 1.7-3 MPa. Katla eksplozija ir iespējama, pēkšņi iznīcinot ķermeni.
  • Vidējais potenciāls ir temperatūra 132-280 grādi, spiediens 3-6.42 MPa. Sprādziens ir iespējams ar katlu korpusa iznīcināšanu vai automatizācijas kļūmi.
  • Augsts potenciāls - temperatūra 280-340 grādi, spiediens 6,42-14,61 MPa. Papildus iepriekš minētajiem iemesliem sprādziens ir iespējams, pateicoties katla ekspluatācijas noteikumu pārkāpumiem (skatīt zemāk) un tvaika cauruļvadu spiediena samazināšanu.
  • Ultrahigh potenciāls - temperatūra pārsniedz 340 grādus, spiediens pārsniedz 14,61 MPa. Sprādziens, izņemot aprakstītos iemeslus, ir iespējams sakarā ar nejaušu apstākļu saplūšanu.

Iztvaikošanas smalkums

Praktiskiem mērķiem ir ērti izmantot tvaika produkcijas vērtību RFP vienības laukumā, bet patiesībā iztvaikošana katlā notiek ūdens tilpumā: tā ir piesātināta ar tvaika mikrobumbām. Ideja par to ir balts verdošs ūdens, kas saskaņā ar Austrumu virtuves noteikumiem ir paredzēts uzpūt tējai. Bet baltā verdošā ūdenī ūdenī izšķīst ūdenī, un normālā darbībā esošā katlā ūdens izskats ir pārredzams. Ja mērinstrumenta stikls ir bloķēts - katls atrodas uz sprādziena robežas. Iepriekš minētais sarkanais stokeris bija augstākās klases speciālists: viņš noteica pēc ūdens veida, cik ātri apkures katls spēj izbēgt. Steameris bija vecs ar vidēja izmēra katlu; Ūdens skaitītāja balināšana līdz sprādzei aizņem vairākas minūtes. Augsts potenciālais katls eksplodē tūlīt vienkārši ūdens skaitītāju.

Otrais svarīgais jautājums - ar RFP izceļas tā saucamais. mitrs tvaiks, kurā ir arī neredzami mikropļēdi no ūdens. Mitrs tvaiks ir boilera ienaidnieks nav tik briesmīgs kā skala: mitruma pilieni ir dabiski tvaika kondensācijas centri. Ja kādā tvaika ķēdes vietā temperatūra sāk krities ātrāk nekā spiediens, var sākties lavīnu līdzīga tvaika kondensācija. Spiediens visā sistēmā strauji samazināsies, un tad pat zemu potenciālu katls var vārīties un eksplodēt. Ko citēto tvaiku no katla kārtību, kondensācijas arī krasi pasliktina to tehparametry (spiediena svārstības darba grupās) un izraisa palielināta nodiluma: karstā ūdens mikropilieniņu ķīmiski agresīvas. Vienīgā vieta, kur darba tvaika kondensācija ir noderīga, ir tvaika šķidrums CO (skatīt iepriekš), jo tajā pašā laikā apsildei tiek izlaists latentais kondensāta karstums.

Perfekts katls

Zinot šīs īpašības, no šodienas viedokļa ir iespējams iedomāties, kā jāorganizē kāds ideāls tvaika katls. Patiesībā tas izrādīsies ļoti dārgs un grūti saglabājams, un tvaika "zelta laikmetā" šāds katls tehniski nav realizējams. Visa katlu ēkas attīstība sekoja, lai vienkāršotu katla iekārtu (siksnas) un apvienotu tā funkciju funkcijas. Bet, lai noskaidrotu, kas katls ir nepieciešams normālai darbībai, šī shēma palīdzēs.

Tvaika katla ierīces vispārējā shēma ir parādīta attēlā:

Tvaika katla vispārējā shēma

Tvaika ģenerators ir kanāla (cauruļveida) gāzes ūdens siltummainis. Dzesēšanas šķidruma kontakta palielināšana ar sildītāju palielina tvaika mikrobūzu veidošanos tās masā un tvaika atdalīšanu no RFP vienības laukuma tajā pašā temperatūrā. Sausā tvaika telpā tīra tvaika un ūdens mikrousvars tiek atdalīts ar gravitācijas vai absorbcijas metodi, neizlaižot latento kondensāta siltumu. Karstās kondensāta plūsmas atpakaļ tvaika ģeneratorā vai apgrozībā esošajos katlos (sk. Turpmāk) tiek iesūknētas ar cirkulācijas sūkni.

Pārsildītāja loma ir ļoti svarīga. Bez spiediena krituma gar tvaika līnijas garumā, caur to nebūs tvaika plūsmas, bet tajā pašā laikā tvaika jauda samazināsies un tā vardarbīgā kondensāta varbūtība palielināsies. Tvaika sildītājs "sūkā" izejošo tvaiku ar enerģiju neko - pateicoties dūmgāzu atlikuma siltumam.

Pat vairāk palielina katla ekonomizētāja siltuma efektivitāti. Tas ir arī kanāla siltummainis, kurā barības ūdeni arī silda dūmgāzes. Kad katls ir vislēnākais ātrums, ekonomiseris var pārkarsēt un aizaugt ar kvēpu, un, kad tas ir spiests, katls var pārkarst un pat vārīties. Tāpēc ekonomiskazņēmumā tiek ieviests atsevišķs ūdens apgādes tīkls ar ūdens lifts, tāpat kā tos, kas tiek izmantoti viencūces CO (sk. Iepriekš). Normālā apkures katla darbībā ekonomāzeris pats apritē tiek nogriezts ar slēgvārstu.

Pēdējā lieta, kas ļauj teorētiski ierobežot katla termisko efektivitāti - apkures gaisu, kas tiek ievadīts krāsnī. Lieljaudas siltuma ierīcēs tas ir ļoti efektīvs pasākums. Vienlaikus gaisa sildīšana cauraugos ļāva gandrīz trīs reizes samazināt degvielas patēriņu domnas kurināšanai. Ko lai bloķētu (vai ierīcēm), lai pārvaldītu visu šo ekonomiku, bet tagad tā ir kaste vai skapis ar mikroprocesoru un tās elektro-dūšīgs, un vecos laikos - komanda vadītāja un kurinātāju.

Steam katla dizainu

Atkarībā no mērķa, darba apstākļiem un tvaika parametru prasībām tvaika katla ierīce var būt citāda. Strukturāli tvaika katli atšķiras:

  1. Tvaika atdalīšanas metode ir tieša caurlaide (cauruļvads) un cirkulācija;
  2. Uz tvaika separatora - bungas un cita veida (zvana formas, serpentīns un citi;
  3. Siltuma apmaiņas metode - gāzes caurule (agrāk saukta ugunsdzēšama caurule, vecā ugunsdzēšamā caurule) un ūdens caurule;
  4. Saskaņā ar tvaika ģeneratora kanālu orientāciju un konfigurāciju - horizontālu, vertikālu, kombinētu (horizontālo dūmgāzu ieplūdi, vertikālo izeju, izliektās kanālus), slīpi, daudzkolekciju, serpentīnu, virpuļdedzes žaketes uc;
  5. Dūmgāzu gaitā - uz priekšu un atpakaļ;
  6. Hidrodinamikai - ar atvērtu vai slēgtu tvaika ūdens kontūru, skatīt zemāk;
  7. Saskaņā ar apkures metodi - ugunīgs (degviela), elektriskā, netiešā apkure, heliokotla uc

Attiecībā uz sildīšanas metodi, elektriskie tvaika katli ļauj saņemt tikai zemu un zemu potenciālu tvaika sildīšanas elementus, kas neatbilst stingrākiem darba apstākļiem katlā. Netiešie apkures katli tiek izmantoti preim. atomelektrostacijā. Kad viņi raksta, ka dzesēšanas šķidruma temperatūra tajās sasniedz 500 grādus un augstāk, tas attiecas uz pirmo ķēdi, kas siltē parasto augstas klases katlu caur siltummaini, kas rada tvaiku turbīnai. Saules kolektori (heliocotla) utt. Eksotiskais temats atsevišķi. Mēs tos aizkustīsim cauri beigām, un mēs strādāsim galvenokārt ar ugunīgiem tvaika katliem - tvaika efektivitātes vienība no tām ir lētākais un pieejamākais.

Piezīme. Zemūdens pūtnieki dažreiz spēlē zemes maliņiņus ar stāstiem, jo ​​tie, iespējams, pietrūkst pulksteņa, gulēja kodolreaktora galvenajā ķēdē. Tas ir tīrs jokošana - pirmajā ķēdē ne tikai temperatūra ir augstāka par 400 grādiem, bet arī nāvējošs starojums, un neatļautas aiziešanas no pulksteņa ir nopietns noziegums. Pirmā kodolreaktoru ķēde ir veidota tā, lai no dzesēšanas šķidruma netiktu izvadīti tvaiki.

Pārvietot plūsmu vai cirkulāciju

Tiešā plūsmas tvaika katlā (poz. A att.), Mitrā tvaika ieplūst spolē, caurulītes kolektorā vai zem vāciņa, kur tas pazemina ūdens suspensiju, kas nonāk tvaika ģeneratorā.

Tiešās plūsmas un cirkulācijas tvaika katlu ierīces shematiskās shēmas

Tiešā plūsmas katli ir vienkāršāki projektēšanas un automatizācijas ziņā, tiem ir pietiekami daudz pieredzējuša ugunsdzēsēja. Tiešās plūsmas katli var būt neeksploātās - bez barošanas sūkņa, no barības tvertnes tiek piegādāts ūdens. Bet tie ir daudz sprādzienāki nekā cirkulējošie, un to siltuma efektivitāte un tvaika izplūde ir zemi. Visintensīvākais tvaiks tiek izlaists no augšējā ūdens slāņa katlā. Pēc atbrīvošanās no tvaika mikrobumbām, ūdens atkal paceļas un palielinās, jo tas ir piesātināts ar tvaiku. Vienreizējas apkures katlā ūdeni atjauno gravitācijas konvekcija (kas izdala ūdens tvaiku, kas ir smagāka), kurā tiek patērēts kurināmais. Tas ir nepieciešams daudz, jo konvekcijas plūsmas ir nepareizas, turbulences un vairāk izkliedē saņemto enerģiju, nekā tās uzņem ūdens. Vienreizējas apkures katla siltuma efektivitāte ir apm. 35-40%, reizinot šo vērtību ar tvaika dzinēja efektivitāti 25-30% (mūsdienās līdz 45%), mēs saņemsim pazīstamo lokomotīvju efektivitāti 8-16%

Apgrozībā esošajā katlā kopējā ūdens plūsma virzās uz augšu ar atsevišķu cirkulācijas sūkni, kas iztīra kondensātu no karstavas; Iekšējā berzes zudumi ūdenī ir minimālas, un cirkulācijas sūkņa jauda ir maza. Pirmais ūdens tilpums pirms pilnīgas iztvaicēšanas ir no 5 līdz 30 vai vairāk apgriezieniem, kas vēl vairāk palielina katla siltuma efektivitāti un tvaika izvadi. Piemēram, vienā ūdens daļas apgriezienā tikai 10% no tā iztvaiko. Nākamais apgrozījums būs 90%, no kura 10% iztvaiko, t.i. vēl 9% no sākotnējā tilpuma un ūdens saglabāsies 81%. Līdzīgi skaitot (matemātiku, šādus aprēķinus sauc par atkārtošanās attiecībām), mēs iegūstam 63% katla efektivitāti 5 pagriezieniem un 92,6% 30 pagriezieniem. Tā rezultātā efektīva RFP platība palielinās, salīdzinot ar ģeometriski apm. 1,5 un 2 reizes.

Drum katli

Apkures katlam jābūt ne tikai sūkņiem drošības joslā, bet arī kondensāta līmeņa regulatoram tvaika separatorā. Ja izrādās pārāk daudz, katla tehniskie parametri strauji pasliktināsies. Ja tas nav pietiekami, tas kopumā apdraud nelaimi: mitrs tvaiks ātri kondensējas, spiediens katlā samazināsies strauji - viršanas laikā - eksplozija. Lai izvairītos no šīs situācijas, ļaujam tvertnes tipa katliem. Tajos tvaika slazds ir platas cauruļu (cilindru) daļa, kurā ūdens no ūdens (sildītājs) ieplūst piesātinātā ūdenī, kas nav tvaika ģenerators; tādējādi tiek atdalīta ūdens sildīšana un tvaika atbrīvošana no tā. Sildītājs principā nevar vārīties, un bungas vārīšana nav tik bīstama, jo Lielākā daļa enerģijas, kas izdalās šajā procesā, tiek pavadīta, saspiežot ūdeni atpakaļ sildītāja un barības tvertnē.

Automātiskā trumuļa tvaika katla darbības princips

Mitrs tvaiks no tvaika separatora nonāk brīvā maza tilpuma kondensatorā, arī apaļš šķērsgriezumā. Barošanas sprausla paceļas virs kondensatora dibena, nodrošinot pastāvīgu kondensāta līmeni tajā. Normālai trumuļu apkures katla darbībai ir nepieciešams, lai ūdens tilpņu spiediens cilindrā un kondensators būtu vienādi viens ar otru. Lai nodrošinātu pēdējo stāvokli, kondensators nav novietots tuvu cilindram, bet ir pacelts virs tā. Tā rezultātā cilindru katla režīmu nepārprotami uztur neitrālā automatizācija (skat. Augšējā attēlā): bungā ir daudz ūdens, izplūdes spiediens ir virs normas - iztvaikošanas diferenciālais regulators atslēdz strāvu; gluži pretēji - to iekļauj. Tvertnē standarta ūdens līmenis tiek uzturēts pieņemamās robežās. Drum tvaika katls var strādāt pie dabiskās cirkulācijas, skatiet tālāk redzamo video:

Video: par bungas katla ierīci
Vārds par ūdeni par bungu

Tā kā ūdens bungu katlos cirkulē daudzas reizes, tam jābūt tīrākajam; praktiski - destilāts. Bateriju katlu piegāde no ūdens avotiem, piemēram, hidrodinamiski atvērtiem katliem, nav pieņemama. Bungu katli tiek būvēti tikai hidrodinamiski slēgti: barības ūdeņi tajos ir iesaiņoti saskaņā ar shēmu: barības tvertne - katls - tvaika ūdens kondensators (mazgāts ar jūras ūdeni uz kuģiem) - atpakaļ uz barības tvertni utt.

Gāzes caurule un ūdens caurule

Gāzes cauruļu un ūdens cauruļu katli ir, piemēram, viena lieta, kas atšķiras no otras. Tvaika ģeneratorā gāzes cauruļu trauks ar ūdeni iekļūst cauruļu komplektā, caur kuru no krāsns tiek plūst karstas gāzes. Ūdens caurulē, gluži pretēji, cauruļu caurules ar dzesēšanas šķidrumu mazgā ar dūmgāzu strāvu. Starpība ir ļoti, ļoti nozīmīga.

Lai dūmgāzu enerģija pārnestu uz ūdeni, nepieciešams liels temperatūras gradients (starpība). Tvaika ģeneratora caurules metāla siltumvadītspēja ir simtiem reižu lielāka nekā dūmgāzu siltumvadītspēja. Tādēļ liesmu caurulīšu iekšpusē var būt virs 1000 grādiem, un to ārējā virsma ir atdzesēta ar ūdeni, kas nav augstāka par 350-400 grādiem. Cauruļu sienās rodas milzīgas termiskās strāvas, un apkārt - liels daudzums pārkarsētā ūdens ar viršanas temperatūru visā masā, samazinot spiedienu. Gāzes cauruļu katla tikai vienas caurules neizbēgamība izraisa tā eksploziju. Tāpēc stingri jāievēro gāzes cauruļu pārbaudes un profilaktiskās nomaiņas procedūra, un šis darbs ir grūti, diezgan ilgs un dārgs.

Ūdens cauruļu katla tvaika ģeneratora cauruļu ārējās virsmas temperatūra šo iemeslu dēļ gandrīz vienāda ar ūdens temperatūru tajās. Ūdensvada materiāla termiskais spriegums ir mazāks nekā gāzes daudzums. Katla drošums ir daudz lielāks, laiks starp pieturām profilaksei ir garāks. Viena cauruļvada sprauga neizraisa katla eksploziju: pirms vārīšanās temperatūras svārstās uz visu ūdens masu (kas ir vairākas reizes mazāk ūdens katla nekā gāzes cauruļu katlā), spēcīga tvaika un ūdens maisījuma plūsma nodziest krāsni un atdzesē pārējās caurules. Ūdens cauruļu katlu trūkums - teorētiski mazāks nekā gāzes cauruļu katliem, siltuma efektivitāte un tvaika ražošana. Bet konstruktīvie ūdensvada katlu uzlabojumi ļāva viņiem ieņemt dominējošo stāvokli šajā nozarē - šodien gāzes cauruļu katli nav būvēti, un atlikušās klasiskās konstrukcijas vienības attīra savus resursus.

Piezīme. Bungas tvaika katlus var izgatavot tikai ar ūdens caurulīti.

Konstrukciju evolūcija

Ir ērtāk apsvērt vismodernākās (un izrādījās ļoti izturīgas) horizontālās gāzes cauruļu tvaika katla ierīci, izmantojot lokomotīvju katlu piemēru, sk.

Horizontālās gāzes lampu (lokomotīvju) tvaika katla ierīce

Suhaparnik - vienkāršākais zvans. Automatizācija - tikai viens drošības vārsts. Nav barības sūkņa, ūdens no tvertnes tiek atrasts pats. Siltuma efektivitāte apm. 40%. Bet gadsimtu gaitā verificētais būvlaukums ir ārkārtējs. Pašlaik tiek izmantoti daži lokomotīvju katli. Vilcienus, kurus viņi vairs nestrādā, ražo tvaiku.

Ir pieejami arī ūdens cauruļu katli ar darba pieredzi vairāk nekā 100 gadus. Bet kopumā šāda veida tvaika katli ir tālu no pensionēšanās. Ūdeņraža katli šodien flotē tiek plaši izmantoti spēkstacijās. Uz kuģiem katla komforta problēma ir diezgan akūta. Civiliem tvaicētājiem ir vajadzīga telpa kravas tilpnēm un pasažieru telpām. Par karakuģiem svarīgākās un visneaizsargātākās vienības jāaizsargā no ienaidnieka munīcijas.

Šķiet, ka dabiska izeja šeit ir vertikālā katla izmantošana, bet teorētiski neefektīvi ir "vertikālie mezgli" ar cauruļu saišķiem: pārāk daudz dūmvadu gāzu velti izlaiž tvaika ģeneratoru, un RFP platība ir maza. Tāpēc kuģa elektrostacijās tiek pielietots priekšmets. cilindru tvaika katli ar slīpu caurulēm (sk. rīsus, B - cilindrs, P - pārkars):

Ūdens cauruļu cilindru katlu ierīce

  1. Ar dabīgu cirkulāciju, zemu un daļēji vidēju jaudu;
  2. Ar piespiedu cirkulāciju - līdz augstas jaudas ieskaitot;
  3. Daudzkolektora simetriska (ar 2-3 ūdens savācējiem un siltummaiņiem, kas darbojas vienā cilindrā) - no vidējas līdz ļoti lielas jaudas;
  4. Tas pats, asimetrisks - no jaudas no lielas līdz unikālai.

Uz sauszemes ir nepieciešami arī kompaktie apkures katli - ražošanas telpas uzturēšana nav lēta. Bet pilsoniskajā sabiedrībā izmaksu, konstruktīvas vienkāršības un iekārtu uzturēšanas vienkāršības dēļ dominē tehniskā pilnība. Tādēļ zemes kompaktie katli bieži tiek izgatavoti pēc principa: ne tikai izgriezt no iekšpuses, bet arī saliekt pusi. Konkrēti: ietiniet dūmgāzu plūsmu. Katla kvalitātes rādītāji nedaudz pasliktinās, bet tas aizņem gandrīz uz pusi tikpat daudz vietas kā lokomotīves vienai jaudai, un ir daudz ērtāk apkures katla apkope, jo skursteņa sakne, ugunsdzēsēju kūts un ashpit (ja katls ir ciets) atrodas tajā pašā telpā.

Atgriezeniska vieglāk izveidot gāzes katlu. Šī dizaina pilna izmēra horizontālā forma (kreisajā pusē attēlā) ir gandrīz tikpat efektīva, izturīga un droša kā ūdens caurule: gandrīz viss kurināmā izdalītais siltums tiek izmantots, lai sildītu ūdeni, un gāzes caurules no iekšpuses sakarst mazāk, jo dūmgāzes ir iekļautas tajās jau diezgan aukstas. Katls ar saīsinātu tvaika ģeneratoru (centrā, dažkārt kļūdaini sauc par vertikālu) dažos gadījumos ir ārkārtīgi kompakts, bet neekonomisks. Lai tā darbība būtu pieņemama, atļauts aizsegt ugunsdrošības kamerā, labi atspoguļojot siltuma (infrasarkanais, IR) starojums.

Tvaika katlu ierīce ar dūmgāzu apriti

Mūsdienu sasniegumi

Kopumā auglīga ideja ir piegādāt tvaika katlu ar IR atstarotājiem. Mūsdienīgi ūdens cauruļu katli, izņemot ārējo izolāciju, ir pārklāti no iekšpuses ar atstarojošu IR materiālu. Tas ļauj to tvaika ģeneratoru kanālu komplektiem izgatavot no identiskām taisnām caurulēm, skatīt attēlu.. Tas savukārt ļauj pamest bungu un barot katlu no sāniem. Nav grūti iedomāties, cik daudz viņš un viņa ekspluatācija samazina tā izmaksas.

Modernais starojuma tvaika katls ar siltuma atstarotāju iekšpusē

Piezīme: tvaika katli ar iebūvētiem infrasarkanajiem reflektoriem speciālajā literatūrā sauc par radiāciju. Protams, tajās nav radioaktivitātes. Tas attiecas uz siltuma starojumu (IR starojums).

Tvaika katla ierīce ar degvielas uzpildes staciju uz lādes

Viens no jaunākajiem liela katla ēkas sasniegumiem ir gāzes katli, kas izgatavoti no karstumizturīgiem speciāliem tēraudiem ar dubultās darbības krāsni pie letes, sk. labajā pusē. Katla efektivitāte, tāpat kā jebkura siltuma dzinējs, teorētiski nosaka temperatūras attiecība darba cikla sākumā un beigās līdz sākotnējai temperatūrai (Carnot formula, atcerieties?). Katliem, kas atrodas pretējās uzliesmošanas vietās, temperatūra krāsnī sasniedz 1800-1900 grādus pret 1100-1200 un citiem un dūmgāzu temperatūra nemainās, 140-200 grādi. Kopējā katla efektivitāte skaitītājā var pārsniegt 90% bez sarežģītiem papildu pasākumiem, un ar tiem jābūt vairāk kā 95%.

Piezīme: kā mūsdienu tvaika katli ar masveida izmantošanu ir sakārtoti un darbojas, skatiet nākamo. video:

Video: kā darbojas tvaika katls

Un arī ikdienas dzīvē

Siltumtehnika ir pieskāries un iekšzemes katli. Viņiem vajadzētu nodrošināt zemu kvalitātes tvaiku apkures sistēmām un gatavošanas iekārtām, taču drošības prasības mājsaimniecības tvaikiem ir visnopietnākās, un tām būtu jāatļauj ikdienas apkope ar nekvalificētu personālu. Papildu prasība ir tāda, ka mājsaimniecības tvaika katls būtu pēc iespējas kompakts, vieglāks (nav nepieciešams pamats) un lētāk. Vēl viens ir ļoti īss sākuma laiks. Attīstīta sociālisma sabiedrībā nepieļaujami atkritumi ir iztērēti līdz stundai un vairāk darba maiņas uz atsevišķiem pāriem.

Šāda veida klasiskais risinājums ir spoles katls. Tas ir īpaši drošs attiecībā uz konkrētu ierīču klasi: pārkarsētas tvaika izvadīšanas iespējamība ārpus ārējā apvalka (šāds gadījums tiek uzskatīts par katla eksploziju) ir tikpat liels kā cauruļvadi tāda paša tilpuma ūdenspulpes katlu komplektā. Iemesls - cauruļvads ir tikai viens, garš, ruļļos. Spoļu katlu tvaika jaudas un tvaika efektivitāte ir neliela, bet pirmais šajā gadījumā ir nenozīmīgs, bet otru - ar kosmosa spoles datorizētu dizainu un IR atstarotāja uzstādīšanu, sk.. Automatizācijas spole katls pietiekami termomehānisko nemainīgu, tulkojot degli minimālajā režīmā.

Moderna spoles tvaika katla ierīce

Jaunākie panākumi zemas pakāpes mazjaudas tvaika katlu projektēšanā ir virpuļdurvju katls. Viņš, šķietami runājot, iznāca uz āru kopā ar visiem pīrāgiem. Un tehniski - viņi sajauc degļa liesmu viesulā, un nevis ļoti augsto tehnoloģiju pakešu caurulēs vai serpentīnos viņi ievieto regulāru katlu kreklu, bet ne ūdens sildīšanu, bet tvaiku un ūdeni.

Ierīce un ķēde tvaika katla ieslēgšanai ar virpuļ degli ir parādīta attēlā:

Iekārta un ķēde tvaika katla ieslēgšanai ar virpuļ degli

Diagrammas apzīmējumi:

  1. barošanas sūknis;
  2. skurstenis;
  3. ekonomiseris (šāda veida katliem ir nepieciešams, pretējā gadījumā uguns virpuļi apakšā var nokļūt);
  4. gaisa kanāls;
  5. pūtējs;
  6. virpuļdedzinātājs;
  7. tvaika zonas krekli;
  8. ūdens apvalks;
  9. vārsts un vārsts tvaika avārijas izvadīšanai;
  10. tvaika slazds (parasti absorbējošs);
  11. tvaika izvads;
  12. līmeņa mērītājs (gabarīta stikls);
  13. iztukšošanas vārsts.

Varu degšanas tvaika katli ir ārkārtīgi kompakti, jo fundamentāli vertikāla. To siltuma efektivitāte nav sliktāka par bungu. Steam var atteikties no vidējā iespējamā potenciāla. Starta laiks ir apm. 5 min Trūkumi - sarežģītība, augsta cena un pilna nestabilitāte: bez degvielas spiediena gaisā apkures katls nedarbojas vispār.

Tvaika katlu darbība

Par tvaika katlu lietošanas noteikumiem neuzrakstiet rakstus un normatīvo dokumentu apjomu. Un jebkura viņu priekšmetu neievērošana var izraisīt nelaimes gadījumu. Un apdegumi ar pārkarsētu tvaiku ir daudz bīstamāki par parastiem siltuma veidiem: liela latenta kondensāta siltums tiek izlaists uz ķermeņa un objekti, ko ieskauj tvaiks, un bojājumu pakāpe ir daudz lielāka. Praktiski, ja ķermeņa tvaika apdegums ir vairāk nekā 10-15% no tās platības, zāles bieži ir impotents. Tāpēc mēs vienkārši informējam lasītājus par to, ka vecais katlu un spiedtvertņu drošības kodekss jau sen ir spēkā neesošs. Nepieciešams vadīties pēc federālā juridiski saistošā dokumentu komplekta "Rūpnieciskās drošības noteikumi bīstamo ražošanas iekārtām, kurās izmanto iekārtas, kas darbojas pārmērīgi spiediena apstākļos", kas pieņemti 2003. gadā un publicēti publiski pieejamos avotos 2013. gadā, kas stājas spēkā 2014. gada beigās un 2017. gadā pilnībā atjauninātu (t.i., izslēdzot iepriekšējo Noteikumu piemērošanu). Jūs varat izpētīt jaunos noteikumus par tvaika katlu darbību un lejupielādēt tos.pdf formātā bez maksas izmantot saiti.

Piezīme: jūs varat apskatīt video pamācību par to, kā izmantot kopīgos tvaika katlus zem KRND:

Video: sērija par nodarbībām uz katlu DVKR

Piezīme mājas māksliniekiem

Kopumā katlu māja nav paredzēta darbnīcai garāžā. Bet inženiera sirdsapziņa neļauj bez diskriminācijas attur lasītājus no viņiem iesaistīties: nozarē ir pārāk tālu. Piemēram, elektroenerģijas tvaika katlu mājas lietošana. Piemēram, shēma ir šāda: saules kolektors uzsilda hidrodinamiski slēgtu boileri, tvaiks, no kura tiek darbināta maza turbīna, kas rotē elektrisko ģeneratoru. Insolācija ir daudz stabilāka nekā vējš, un dienvidu reģionos tas sasniedz nozīmīgu vērtību. Tvaika mehānismu kalpošanas ilgums vairāk nekā 100 gadus nav brīnums, bet saules baterija degradējas 3-10 gadu laikā. Eksperti jau sen cīnās pret šāda veida iekārtām, taču vēl nav jēgas. Un pats Edison teica: "Visi zina, ka to nevar izdarīt. Ir muļķis, kas nezina. Tas ir tas, kurš izdara izgudrojumu. "

Tomēr nevajadzētu paātrināt griešanu, liekšanos, metināšanu. Pirmkārt, neaizmirstiet: jums ir darīšana ar sprādzienbīstamu ierīci. Nav tvaika katlu ar eksplozijas risku bez nulles, un principā to nevar. Tāpēc, piemēram, pievienojiet lasītus papildu populāros materiālus. no šejienes: (ru.teplowiki.org/wiki/Parovoy_kotel). Tie kopā ar šīs publikācijas saturu palīdzēs jums izprast īpašo literatūru. Pēc tam uzmanīgi ievērojiet iepriekš minētos drošības noteikumus.

Nākamais - atcerieties, ka mazā katla efektivitāte ir tāda pati kā liela, jūs neredzēsiet dizainu. Iemesls ir labi zināms kvadrāta kuba likums. Samazinot katla izmēru, dzesēšanas šķidruma tilpums un siltumenerģijas rezerves ietilpst lineāro izmēru kubā un virsmas laukumā, kas rada siltuma zudumus, uz laukuma, t.i. lēnāk

Visbeidzot, pilnībā jāapzinās, ko jūs vēlaties sasniegt. Pēc tam uzmanīgi apsveriet dizainu (vai, ja iespējams, simulējiet to datorā). Un tikai tagad jūs varat sākt eksperimentēt, skatīt, piemēram. video

Top