книги / Отопление и вентиляция. Отопление
.pdfВодоотводчики термического действия могут хорошо работать при низком давлении пара. Ввиду значительной стоимости подобных водоотводчиков, их применение огра ничено.
При значительной протяженности паровой системы низко го давления для подачи пара к самому удаленному прибору необходимо весьма значительное давление. При поддержании в котле давления уровень стояния конденсата будет настоль ко высоким, что приборы первого этажа окажутся частично заполненными конденсатом, в результате чего уменьшится их теплоотдача. Такое положение, конечно, недопустимо. Поэтому в подобных случаях отказываются от самотечного возврата конденсата в котел и применяют так называемую р а з о м к н у т у ю с х е м у с п е р е к а ч к о й к о н д е н с а т а .
Такую же схему приходится применять и при наличии в системе нагревательных, приборов, расположенных на одном уровне с котлом или несколько ниже его.
Рассмотрим подробнее разомкнутую схему парового отоп ления низкого давления (рис. 80). Существенной особенностью
ее является то, что конденсат |
стекает |
не в |
котел, а в спе |
||
циальный сборный резервуар, |
который обычно |
называют |
|||
к о н д е н с а ц и о н н ы м |
баком . Из |
последнего |
конденсат |
||
перекачивается в котел |
насосом. |
|
не сказывается |
||
Таким образом, давление в котле совсем |
|||||
на уровне стояния конденсата |
в конденсационном трубопро |
201
воде, и система сообщается с атмосферным воздухом через конец трубы, входящей в сборный резервуар.
Для предотвращения выхода пара в атмосферу через конден сационные линии на их концах устанавливают водоотводчики.
Практически уже при давлениях в котлах больше 1,2 amа приходится прибегать к перекачке конденсата.
Сборные резервуары для конденсата, снабженные водо мерным стеклом, изготовляют обычно сварные из полукотельной стали. Чтобы истопник мог наблюдать за уровнем воды в конденсационном баке, бак вместе с насосом устанавли вают в котельной. Для уменьшения испарения конденсацион ный бак закрывается герметической крышкой и сообщается е атмосферным воздухом при помощи специальной трубы.
Конденсат перекачивают или центробежным насосом, при водимым в действие от электромотора, или (при котлах с поверхностью нагрева до 10 лг) ручным насосом.
Чрезвычайно большое значение имеет бесперебойное пита ние котлов водой (конденсатом). При сильном понижении уровня воды в котлах стенки водяного пространства, не охлажденные водой, будут перегреваться, терять механи ческую прочность и деформироваться, что в конечном счете приведет к аварии котла. Поэтому при разомкнутых системах парового отопления необходимо иметь, помимо основного, еще резервное устройство для питания котлов. Обычно котел питают при помощи центробежного насоса. В качестве ре зервного служит ручной насос.
Взаимное расположение питательного насоса и конденса ционного бака должно быть таким, чтобы не была превзой дена требуемая высота всасывания. Если для холодной воды она составляет около 6 м, то при засасывании горячей воды образующийся вакуум, понижая точку кипения, может вызвать переход в парообразное состояние воды, находящейся во всасывающем трубопроводе, который соединяет резервуар с
насосом. |
объема |
теплоносителя при |
Резкое увеличение удельного |
||
парообразовании, естественно, |
сведет |
производительность |
насоса почти к нулю. Поэтому |
рекомендуется располагать |
насос ниже бака с таким расчетом, чтобы гидростатическое давление конденсата было достаточным для преодоления сопротивления на участке между резервуаром и насосом и чтобы конденсат поступал к насосу самотеком.
Обычно этого достигают, заглубляя насос ниже дна бака на Л = 0 ,5 м н при нормальной температуре конденсата +.70°. При температурах более высоких (что бывает редко) реко мендуется увеличивать заглубление, исходя из условия, что бы в сечении всасывающего патрубка насоса разность гидро статического давления и потерь во всасывающем трубопро
2 0 2
воде была больше давления, соответствующего точке кипе ния конденсата (с учетом температуры последнего).
Так как производительность наиболее широко применяе мых типов центробежных насосов часто намного превышает ту, которая необходима для питания котлов, насосы вклю чают в работу периодически. Весьма целесообразно в таких
случаях устраивать автоматическое |
включение и выключе |
|||
ние насосов. |
|
бака |
14 принимают обычно |
|
Емкость конденсационного |
||||
равной количеству конденсата, который может накапливаться |
||||
в течение 1—2 часов. |
|
|
|
|
Отсюда |
|
|
|
|
Ук = (1 -ь 2) |
= (1 |
2) G кг, час, |
(100) |
|
где Q — расчетная теплоотдача |
системы отопления, |
кдж/час; |
||
2260 — скрытая теплота парообразования; |
|
|||
G — количество конденсата, |
кг/час. |
|
||
Чтобы возможно реже производить пуск насосов от руки, |
||||
иногда конденсат перекачивают |
не непосредственно в котел, |
а в промежуточный бак (рис. 81), верхний уровень которого
должен быть выше наиболь |
|
|
||||||||
шего уровня воды в кот |
|
|
||||||||
лах. Бак соединяют |
труба |
|
Давление пара |
|||||||
ми как |
с водяным, |
так |
н |
|
||||||
|
Нормальный уровень |
|||||||||
с паровым |
|
пространством |
|
|||||||
|
|
воды_______ _ |
||||||||
котла, тем самым увеличи |
|
|||||||||
|
IЦилиндр емкости |
|||||||||
вая емкость основного кот |
|
|||||||||
|
Г Г , |
|||||||||
ла, |
чтобы |
реже |
произво |
|
||||||
дить |
его подпитку. |
|
|
ХГ7 |
Котел |
|||||
|
|
Обратный |
||||||||
Принципы |
трассировки |
|
кяапан'% |
|||||||
сети |
трубопроводов |
систе |
|
|
||||||
мы парового |
отопления |
по |
|
|
||||||
зданиям |
те |
же, |
что |
и при |
Электром отор |
|||||
водяном |
отоплении. |
Сле |
||||||||
|
|
|||||||||
дует |
только |
|
избегать про |
|
Рис. |
|||||
кладки |
паропроводов |
по |
|
|
чердаку. Очень часто считают рациональным магистральныепаропроводы в зданиях с двумя или более этажами прокла дывать под потолком первого этажа (средняя разводка, изоб раженная на рис. 82). Это избавляет от необходимости устраивать петли или устанавливать водоотводчики для осушкн магистрали.
Паропроводы 5 следует прокладывать с уклоном в сто рону движения пара, а паропроводы 10 в сторону движения кон денсата для облегчения его движения, что нужно для облег чения стока попутного конденсата.
203
В местах, подверженных сильному охлаждению, необхо димо прокладывать конденсатопроводы 10 теплоизоляцией, избегать применения мокрых конденсатопроводов, а сухие
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
прокладывать |
с уклоном, |
обеспечивающим |
быстрый сток |
||
конденсата (уклон не менее |
0,02). |
|
|
|
|
На трассе сети нельзя допускать образования остаточ |
|||||
ных водяных |
«мешков» при |
спуске конденсата |
из |
системы. |
|
Это требование относится и |
к ответвлениям |
6 |
и 9, |
идущим |
к нагревательным приборам 7. Исключение могут составлять лишь участки конденсационных труб под дверями, но при ус ловии, что трубы будут снабжены тройниками с пробками для возможности быстрого их опорожнения. У нагревательных при боров устанавливают вентили 8. На трубе 4, ведущей к пре дохранительному устройству, запорной арматуры ставить нельзя.
Кроме того, необходимо предусматривать отводную воз душную трубку над дверью (рис. 83), при устройстве которой воздух проходит, минуя водяной затвор, образующийся в тех случаях, когда конденсатопровод прокладывается в виде дюкера под дверью.
Системы парового отопления низкого давления применяют главным образом в зданиях общественного назначения с пе риодическим пребыванием людей и в фабрично-заводских
204
зданиях. Применять эти системы особенно целесообразно в тех случаях, когда требуется подача пара одновременно для целей горячего водоснабжения или для других нужд (напри мер, для вентиляции).
Воздуш ная тр у д а
кондж от пробод
VCyxou мнденсотопробод
Мокрый конденсатопробод
Рис. 83
Благодаря меньшему диаметру труб и меньшей поверх ности нагревательных приборов, а следовательно, и меньше му расходу металла, стоимость парового отопления на 20— 30% ниже стоимости водяного отопления.
Недостатком систем парового отопления как низкого, так и высокого давления, помимо их неудовлетворительных гигие нических качеств, является быстрый износ конденсационных трубопроводов. Срок службы паропроводов может быть при-; нят 15—20 лет, тогда как конденсационные линии (сухие) из-за наличия в них воздуха быстро корродируют и уже через 3—4 года могут выходить из строя.
В то же время в случае перерыва в подаче теплоносите ля опасность замерзания труб при паровом отоплении значи тельно меньшая, чем при водяном.
Некоторым преимуществом системы парового отопления является также возможность ее эксплуатации (при аварии конденсационного трубопровода) без возврата конденсата в котлы, хотя подобная эксплуатация и связана со значитель ным перерасходом топлива. Однако следует иметь в виду, что спуск в канализацию воды с температурой выше 40° не разрешается в целях сохранности канализационных труб.
В США довольно распространены некоторые своеобразные виды парового отопления низкого давления: однотрубные и вакуум-паровые. В СССР и те и другие применения не нашли. Но поскольку эти системы интересны сами по себе, ниже даио их краткое описание.
205
О д н о т р у б н ы е с и с т е м ы парового отопления низкого давления, как видно из названия, транспортируют и пар и конденсат по одной трубе.
На рис. 84 приведены характерные схемы подобных систем как с нижней, так и с верхней разводкой.
При системе с нижней разводкой (рис. 84, а) пар из котла 1 подается по магистральным линиям 2 и стоякам 3 к нагре
|
|
|
|
вательным |
приборам |
4, |
|||||
|
|
|
|
в которые он входит че |
|||||||
|
|
е-Ш-Мти5 |
рез запорно-регулировоч |
||||||||
|
|
ные |
вентили |
5. |
Воздух |
||||||
|
|
|
|
вытесняется |
из системы |
||||||
|
|
|
Д О * * |
через |
автоматические |
||||||
|
|
|
воздушные |
клапаны |
7, |
||||||
|
|
|
V |
которые по принципу ус |
|||||||
|
2 \g* * I |
тройства аналогичны па- |
|||||||||
|
розапирателям. |
Воздуш |
|||||||||
|
|
|
I* |
ные краны помещают на |
|||||||
1___ |
|
Н |
— ___ I |
||||||||
|
высоте, равной примерно |
||||||||||
S ) |
|
|
|
1/3 высоты |
нагреватель |
||||||
|
|
-V- |
ных приборов. |
стекает |
|||||||
|
|
|
|
Конденсат. |
|
||||||
|
|
|
|
вниз по тем же стоякам |
|||||||
|
|
|
|
3 навстречу пару. Обра |
|||||||
|
|
m i |
j u l |
зующийся в |
приборах 4 |
||||||
|
|
при |
конденсации |
пара |
|||||||
|
|
|
|
вакуум |
затрудняет |
сток |
|||||
|
2 |
|
|
конденсата |
из |
послед |
|||||
|
|
и |
них. Для облегчения сто |
||||||||
|
Ж |
10 |
ка |
на |
ответвлениях |
к |
|||||
и Ф—- -в |
1 |
приборам |
предусматри |
||||||||
8 |
|
вается |
небольшой верти |
||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
Рис. |
84 |
кальный |
участок. |
Для |
|||||
|
|
предупреждения |
встреч- |
||||||||
|
|
|
|
ного движения пара и конденсата магистральные трубы 2 имеют уклон, обеспечивающий движение пара и конденсата в одном направлении. В концевых точках магистральных труб конденсат стекает в мокрый конденсационный трубо провод 8. В трубе 10 происходит первоначальная осушка пара. Проникновение пара из трубопровода 10 в трубопровод
8 исключено, так |
как в результате давления, развивающегося |
в котле, уровень |
конденсата поддерживается немного ниже |
точки 9. |
|
Встречное движение пара и конденсата в стояках и ответ влениях к приборам создает гидравлические удары, из-за которых система работает со значительным шумом и треском. Однотрубная система с верхней разводкой (рис. 84, б) рабо-
-06
тает с меньшим шумом, так как в ней |
встречное движение |
пара и конденсата происходит лишь в |
ответвлениях к при |
борам. Однотрубные системы дешевле |
двухтрубных, что и |
обусловливает их применение в тех случаях, когда экономи ческие предпосылки превалируют над другими.
Предельный радиус действия однотрубных систем парово го отопления низкого давления составляет 60 м. Монтаж и расчет этих систем имеет ряд специфических особенностей, в основном сводящихся к тому, чтобы обеспечить более или менее раздельное протекание по трубам пара и конденсата. Изгиб трубопровода около вентиля о объясняется необходи мостью создать в небольшом вертикальном участке противо давление конденсата, способное преодолеть давление пара.
Подробные сведения по этим системам можно найти в справочнике Heating Ventilating and Air Conditioning Guide, издаваемом ежегодно обществом American Society of Heating and Air Conditioning Engineers.
В СССР однотрубные системы парового отопления приме няют в виде горизонтальных проточных систем, аналогичных по схеме горизонтальным проточным системам водяного отоп ления (см. рис. 32). Преимущество таких систем заключается
в отсутствии встречного движения |
пара и конденсата. |
В а к у у м - п а р о в ы е с и с т е м ы |
о т о п л е н и я были созда |
ны для отопления небоскребов. В последних, с одной сторо ны, к отоплению предъявлялись достаточно высокие гигиени ческие требования, с другой стороны, из-за огромного гидро статического давления обычные системы водяного отопления приходилось делить на ряд отдельных систем, обслуживаю щих не более 10 этажей по высоте здания.
Сущность вакуум-системы заключается в том, что в котле с помощью вакуум-насоса создаётся давление ниже атмосферного, а следовательно, понижается и температура пара ниже 100°. Этот же вакуум-насос и обеспечивает дви жение пара и конденсата по системе и нагнетает конденсат обратно в котел.
На рис. 85, а показана принципиальная схема вакуум-паро-^ вой системы отопления.
Из парового котла низкого давления / пар поступает по трубопроводу 2 в нагревательные приборы 3. Конденсат воз вращается по трубопроводу 4. Необходимая разность давле ний в котле и в конденсационной магистрали поддерживается мокровоздушным насосом 5, работающим от электромото ра 6.
Насос 5 включается и выключается с помощью автомати ческого регулятора 7, управляемого рубильником 8. Мембран ный регулятор присоединен с одной стороны к паропроводу у котла, при этом подача пара регулируется степенью откры
207
вания поддувальной дверцы посредством цепочной тяги 9 и автомата 1 0 , работающего от термостата 1 1 , установленного в помещении, где контролируется температура воздуха.
Рис. 85
Мембранный регулятор разности давления в котле и в конденсационном трубопроводе установлен перед мокровоздушным насосом (рис. 85, б ) . Данной разнице давлений соот ветствует определенный выгиб мембраны, воздействующей с помощью рычагов на пусковой рубильник электродвигателя; насос включается при уменьшении разности давлений и вы ключается при ее увеличении.
На подводках к каждому нагревательному прибору необ ходимо ставить вентили, а на выходе из прибора — конденса ционные горшки термического действия, пропускающие воду и воздух, но не пропускающие пар.
Во избежание значительного подсоса воздуха монтаж всех соединений в системе должен быть проведен очень тща тельно.
§ 24. РАСЧЕТ СИСТЕМ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Расчет системы парового отопления низкого давления сводится к определению необходимой поверхности нагрева приборов и паропроводов, а так же конденсатопроводов.
Методика расчета паропроводов системы парового отопле ния низкого давления с принципиальной стороны ничем не
208
отличается от методики расчета водоводов систем водяного отопления. Хотя при Ьрохождении пара по трубопроводам меняется его количество (вследствие попутной его конденса ции) и объемный вес (вследствие изменения давления), этими явлениями при расчете паропровода низкого давления прак тически можно пренебречь и считать объемный вес и расход пара на каждом участке паропровода постоянным.
Обычно для расчета пользуются таблицами или графиками. В приложении X приведен подобный график, составленный автором. При составлении графика плотность (объемная мас са) пара принята рп = 0,638 и коэффициент абсолютной шеро ховатости стенок труб ^ = 0 ,1 мм. При определении диамет ров паропроводов удобнее исходить не из количества прохо дящего пара, а из величины полезной его теплоотдачи; таким образом, расход теплоносителя выражается не в кг/час, а
вкдж/час.
Всистемах парового отопления низкого давления местные сопротивления играют несколько меньшую роль, чем в систе
мах водяного отопления, составляя не более 35—40% полной потери давления. Под действующим давлением в системах парового отопления понимают разность давлений пара в котле и в конечной точке системы, т. е. в нагревательном приборе, наиболее удаленном от котла.
Для предохранения системы от гидравлических ударов, скорости движения пара в отдельных участках системы нель
зя принимать |
выше |
некоторых практически установленных |
||
пределов, приведенных в табл. 37. |
|
|
||
|
|
|
|
Т а б л и ц а 37 |
|
|
Максимальная скорость пара, м',сек |
|
|
Условный диаметр |
при попутном движении пара |
при встречном движении |
||
и конденсата |
пара и конденсата |
|||
трубы в дюймах |
|
|
|
|
в горизонтальных в вертикаль |
в горизонтальных |
в вертикальных |
||
|
участках |
ных участках |
участках |
участках |
1/2 |
14 |
20 |
2—2.5 |
4 |
3/4 |
18 |
22 |
2 ,5 -3 |
5 |
1 |
22 |
25 |
4 |
6 |
1V« |
25 |
30 |
5 |
8 |
l J/3 |
30 |
35 |
6 |
9 |
2 |
35 |
40 |
8 |
11 |
3 |
40 |
50 |
12 |
14 |
г-218.-14 |
|
|
|
209 |
В системах парового отопления низкого давления предель ное начальное давление пара может быть допущено до 0,7 опии Однако при соблюдении указанных в табл. 37 скоростей дви жения пара потери в паропроводах получаются сравнительно небольшими, вследствие чего для работы системы достаточно избыточное давление пара в котлах от 0,05 до 0,3 ати.
При расчете паропроводов принимают, что сопротивление нагревательного прибора (конечная точка паропровода) ком пенсируется некоторым остаточным запасом давления перед прибором, равным 150 мм.
Если проектируется система с самотечным возвратом кон денсата в котел, то давление пара в котлах Р следует при нимать, исходя из допустимого уровня стояния конденсата в системе.
Если давление Р выразить в н/м2, то давление, которое может быть израсходовано на преодоление сопротивления сети паропроводов, будет равно Р — 1500.
Резервируя 35% на преодоление местных сопротивлений, можно определить ориентировочно величину средней до
пустимой потери давления на трение /?, на |
1 м длины по |
формуле |
|
Ri==o tt(p -m ю> н/м2' |
( i o i ) |
^макс |
|
где /макс — максимальная длина паропровода |
от котла до наи |
более удаленного прибора. |
и при расчете |
Исходя из величины Ru назначают, как |
систем водяного отопления, диаметры труб, не допуская, однако, скоростей пара, превышающих максимальные ско< ростн.
Зная диаметры, определяют (так же как и для систем водяного отопления) потери давления на преодоление сопро тивлений трения и местных сопротивлений на отдельных участках.
Суммируя сопротивления всех участков от котла до самого удаленного нагревательного прибора, получают общую рас четную потерю давления.
Уравнивание сопротивлений отдельных стояков и ответ влений производят так же, как при системах водяного ото пления.
Вследствие малых диаметров труб и больших потерь давления котла до наиболее удаленного прибора обычно приходится для создания необходимого сопротивления весь ма сильно дросселировать краны у ближайших к котлу нагрёвательных приборов.
Для разомкнутой системы отопления (наиболее часто при меняемой) можно при расчете паропроводов принимать такие
2 1 0