Parní topné systémy – Zařízení pro výměnu tepla a hmoty podniků (strojírenství)

3. Systémy parního vytápění. 3.1. Schémata nízkotlakého parního topného systému. Systémy parního ohřevu se v závislosti na absolutním tlaku páry dělí na: a) vakuově-parní – s absolutním tlakem páry menším než 0,1 MPa (1 kgf/cm 2); b) nízký tlak – při tlaku páry 0,12 MPa (1-1,2 kgf/cm 2); c) nízký (vysoký) tlak – při varu páry 0,12-0,17 MPa (1,2-1,7 kgf/cm 2); d) vysoký tlak – při absolutním bodu varu páry 0,17–0,27 MPa (1,7–2,7 kgf/cm 2 ). Poznámka. Maximální tlak páry v uvedených vysokotlakých okruzích platí pro lokální topná zařízení. U ohřívačů vzduchu, ohřívačů páry a vody a dalších zařízení využívajících teplo pro vnitřní sanitární a technické okruhy je maximální tlak páry omezen výrobními specifikacemi zařízení. Podle konstrukčních vlastností a vedení potrubí se parní otopné soustavy dělí na dvoutrubkové vertikální a jednotrubkové vertikální a horizontální, s horním, spodním a středním rozvodem hlavního parovodu, slepým a přidruženým. pohyb a a kondenzátu (obr. 3.1.1—3.1.3).

Doporučené materiály

Maran softwarové inženýrství
Softwarové inženýrství
Technický úkol
Inženýrská grafika
Informační technologie v právní činnosti Témata 1-8, závěrečná, kompetenční test
Informační technologie v právní činnosti
“Výpočetní systémy”. Závěrečná práce. Možnost 1
Výpočetní systémy
5000 3499 rublů.
“Výpočetní systémy”. Závěrečná práce. Možnost 5
Výpočetní systémy
5000 3499 rublů.
“Výpočetní systémy”. Závěrečná práce. Možnost 23
Výpočetní systémy
5000 3499 rublů.

Podle způsobu vracení kondenzátu do kotle mohou být vnější topné sítě topného systému: a) uzavřené, ve kterých dochází k vytlačování kondenzátu vlivem hydrostatického tlaku nebo speciálně zajištěného zbytkového tlaku páry v systému (viz obr. 3.1.1). .3.1.3, a, 3.1.2, a); b) otevřít, když je kondenzát čerpán z mezizásobníku kondenzátu (viz obr. 3.3.3 a 3.1.1,b). Parní topné systémy přímo spojené s atmosférou za účelem vypouštění vzduchu se nazývají otevřené (viz 3.1.2 a 3.1.3) a nepřipojené se nazývají uzavřené (obr. 3.1.1). Potrubí kondenzátu v parních otopných soustavách je: a) suché, částečně naplněné kondenzátem a částečně vzduchem (odvod kondenzátu u nízkotlakých otopných soustav, umístěný nad hladinou kondenzátu, a u vysokotlakých soustav mezi otopným zařízením a odvodem kondenzátu viz obr. 3.1.3,b-XNUMX); Rýže. 3.1.1. Schémata nízkotlakých parních otopných soustav uzavřených, otevřených a – s horním rozvodem parovodu a vlhkého kondenzačního potrubí; b—s dolním rozvodem parovodu a potrubím suchého kondenzátu; 1 – parní potrubí; 2 a 3 – suchá a mokrá potrubí pro volný průtok kondenzátu; 4—vzduchové potrubí; 5—kotel; b—topné zařízení; 7— ventil; 8 – hydraulické těsnění b) mokré netlakové, kterými se kondenzát pohybuje samospádem při úplném zaplnění potrubí (potrubí kondenzátu v nízkotlakých otopných systémech umístěná pod hladinou kondenzátu; viz obr. 3.1.1, a); c) mokré tlakové, kterými se kondenzát pohybuje pomocí čerpadla nebo vlivem zbytkového tlaku páry (viz obr. 3.1.2 a 3.1.3); d) tlakový dvoufázový (emulzní), kterým se kondenzát pohybuje spolu s tranzitní párou a mžikovou párou (potrubí kondenzátu ve vysokotlakých parních topných systémech mezi odvodem kondenzátu a nádrží kondenzátu nebo expanzní nádrží; viz obr. 3.1.3. XNUMX). Rýže. 3.1.2. Schéma nízkotlakého parního topného systému, bez zpětné vazby, otevřené, se středním rozvodem parovodu pomocí suchovodného kondenzátu 1 – parovod; 2 a 3 – suchý a vlhký tlakový kondenzát – dráty; 4 a 5 – vzduchové a atmosférické potrubí; 6 — nádrž na kondenzát; 7 — čerpadlo; 8 – zpětný ventil; 9—topné zařízení; 10 – ventil Obr. 3.1.3. Schémata uzavřených vysokotlakých parních topných systémů, uzavřené (a) a otevřené (b) 1 a 2 – první a druhé topné systémy; 3—parní vedení; 4, 7, 8 potrubí mokrého tlaku, dvoufázového a suchého kondenzátu; 5 — odvod kondenzátu; 6-ventil; 9— topné zařízení; 10—vzduchové potrubí; 11—nádrž na kondenzát; 72 – zpětný ventil 3.2. Výhody a nevýhody parních systémů a jejich rozsah. Suchá nasycená vodní pára se zpravidla používá jako chladivo v parních topných systémech. Použití páry pro otopné soustavy a zásobování teplem větracích jednotek je však povoleno pouze v odůvodněných případech z důvodu následujících nevýhod parního vytápění: snížená životnost potrubí v důsledku intenzivní koroze; nemožnost centrálně regulovat přenos tepla topných zařízení změnou teploty chladicí kapaliny; částečný rozklad organického prachu na povrchu topných zařízení trvale zahřátých na 100 °C nebo více; zvýšené tepelné ztráty parovody; zvýšené provozní náklady na vytápění; časté porušení těsnosti závitových spojů potrubí. Výhody parních topných systémů jsou: menší plochy topných zařízení; rychlé zahřátí topných zařízení při spuštění systému; nízký hydrostatický tlak v systému; nižší investiční náklady na výstavbu topného systému. Oblasti použití parních topných systémů v závislosti na účelu budov a charakteru výroby jsou uvedeny v odst. 7.2. Vakuově-parní topné systémy se v SSSR nepoužívají kvůli složitosti jejich konstrukce a provozu. Jednotrubkové vertikální systémy se také nerozšířily kvůli výskytu hydraulických rázů a výrazného hluku v nich. Volba nízkotlakých nebo vysokotlakých otopných soustav je dána zdrojem přívodu páry, požadavky na omezení maximální teploty na povrchu otopných zařízení a pevnostními charakteristikami zařízení využívajících teplo. Parní a kondenzátní potrubí parních topných systémů s radiátory, konvektory a jinými topnými zařízeními, jakož i systémy pro průmyslové potřeby, musí být nezávislé, nespojené s potrubím jednotek pro ohřev vzduchu, ventilačních komor a zásobování horkou vodou. Doporučuje se dát přednost vertikálním dvoutrubkovým systémům s horním rozvodem páry. Není-li možné položit parovod v podkroví nebo pod stropem horního patra budovy, je povolen střední nebo spodní parovod. V tomto případě by stoupačky, kterými je výsledný kondenzát nasměrován proti pohybu páry, neměly mít výšku větší než 6 m. Horizontální jednotrubkové průtokové systémy by měly být použity v jedno a dvoupodlažních budovách s objemem do 5000 m3. V parních topných systémech se zpětný odvod kondenzátu provádí v uzavřeném nebo otevřeném okruhu. Přímý návrat kondenzátu do kotle v uzavřeném okruhu v nízkotlakých systémech je možný v případech, kdy je výška sloupce kondenzátu H mezi úrovní kondenzátu v kondenzátním potrubí a středem sběrače páry (viz obr. 3.1.1, a) s rezervou 0,25 m vyrovnává tlak páry v kotli. kde p_chata– přetlak páry v kotli, MPa / cm 2); — hustota kondenzátu, kg/m3; y—gravitační zrychlení, m/s 2 ; y—měrná hmotnost kondenzátu, kg/m3. Přetlak páry v kotli 0,01 MPa (0,1 kgf/cm 2 ) je vyrovnán (bez rezervy) sloupcem kondenzátu o výšce 1 m U vysokotlakých otopných soustav se zpravidla vyměňují kondenzační šoupátka s otevřeným okruhem. pomocí létající páry v expanzních nádržích a nádržích na kondenzát (obr. 3.1.4). Uzavřené okruhy ve vysokotlakých systémech lze použít, když součet zbytkového a hydrostatického tlaku poskytuje následující minimální průtoky kondenzátu v potrubí různých průměrů: Nízkotlaké parní topné systémy jsou uspořádány v otevřeném okruhu. Zpětný odvod kondenzátu ve vysokotlakých topných systémech by měl být prováděn v uzavřeném okruhu, aby se zabránilo zvýšené korozi potrubí. Otevřená schémata lze používat pouze ve zvláštních případech. V uzavřených okruzích by nádrže na kondenzát neměly mít atmosférické potrubí. Nádrže jsou opatřeny přetlakem cca 0,005-0,015 MPa (0,05-0,15 kgf/cm2), který je omezen bezpečnostním zařízením. 3.3. Hydraulický výpočet parních otopných soustav. Označení pro výpočtové tlaky v potrubí páry a kondenzátu jsou na Obr. 3.1.4. Tlak par p₁ na začátku parovodu nebo u kotle: a) v uzavřeném nízkotlakém parotopném systému s přímým zpětným odvodem kondenzátu do kotle v závislosti na délce 1 parního potrubí od vstupu nebo kotle k nejvzdálenějšímu ohřevu zařízení: Tlak par p₂, MPa (kgf/cm2), před návrhové topné zařízení k ventilu v nízkotlakých topných systémech odvaděčů kondenzátu odebírat: a) s gravitačním potrubím kondenzátu 0,002 (0,02); b) s tlakovým potrubím kondenzátu p₂ = p₃/0,95, kde p₃— tlak v potrubí kondenzátu za topným zařízením. Pokud jsou k dispozici odvody kondenzátu p₃ = p₄ /0,4, musí však být alespoň 0,035 MPa, kde p₄— tlak v odvodu kondenzátu za sifonem kondenzátu. Tlak páry, MPa (kgf/cm2), před odběrem návrhového výměníku tepla k ventilu ve vysokotlakých topných systémech p₂ = p₄/0,7. Maximální povolené hodnoty teploty v otopných soustavách v závislosti na účelu a charakteru vytápěných prostor jsou uvedeny v článku 7.2, maximální rychlosti páry v otopných soustavách jsou v tabulce. 3.3.1. TABULKA 3.3.1 OMEZENÍ RYCHLOSTI PÁRY V TOPNÝCH SYSTÉMECH Poznámka. Maximální rychlost pohybu páry v systémech genius na vstupu je více než 0,07 MPa (0,7 kgf/cm 2) s protipohybem páry a kondenzátu je třeba brát faktor 0,7 z hodnot uvedených v stůl pro paralelní pohyb. Rychlost páry ve stoupačkách, kde se pohybuje proti proudu kondenzátu, by neměla překročit 0,1-0,14 m/s. Tlaková ztráta Pa (kgf/cm2) v parovodech je určena vzorcem kde R je měrná tlaková ztráta způsobená třením (na 1 m délky úseku parovodu), Pa; l—délka úseku projektové větve parovodu, m; z—tlaková ztráta v důsledku místního odporu, Pa; k = 1 – při stanovení tlakové ztráty v jednotkách SI ak = 0,1 – v jednotkách systému MKGSS. Ve vysokotlakých topných systémech lze tlakovou ztrátu v důsledku místního odporu nahradit tlakovou ztrátou v důsledku tření v potrubí ekvivalentní délky l_ekv, m (viz tabulka 11.7 Příloha II). Pak Za délku vypočítané větve se považuje délka parovodu od vstupu nebo kotle k nejvzdálenějšímu topnému zařízení (výměníku tepla). Hodnoty lokálních koeficientů odporu jsou uvedeny v tabulce. II.10—II.21. Tlakové ztráty na lokálních odporech jsou přibližně brány v závislosti na celkových tlakových ztrátách v projektové větvi parovodu: 35 % u nízkotlakých otopných soustav, 20 % u vysokotlakých otopných soustav. Specifické tlakové ztráty v důsledku tření se doporučuje brát následovně: pro potrubí v počátečních úsecích – vyšší než R_ženatý, pro koncové stoupačky – pod R_ženatý. Nesoulad mezi vypočtenými tlakovými ztrátami v parních topných systémech by neměl překročit 15 % u parovodů a 10 % u kondenzátních rozvodů. Pro překonání odporů nezohledněných výpočtem je nutné ponechat tlakovou rezervu až 10 % vypočtené. Výpočet parovodů pro nízkotlaké otopné soustavy Přibližná průměrná měrná tlaková ztráta třením na 1 m délky parovodu, Pa/m (pro výpočet podle tabulky 3.3.1), je určena vzorcem kde p₁ a p₂—tlak páry na začátku a na konci parního potrubí, Pa (kgf/m2); l je délka parovodu, m; 0,9 – koeficient zohledňující přibližnou rezervu v přijatém dostupném tlaku; k = 1 – při stanovení tlaku páry v jednotkách SI ak = 0,1 – v jednotkách MKGSS;— podíl ztrát způsobených místním odporem, %. Čerpadla pro čerpání kondenzátu K čerpání kondenzátu z jednotlivých nádrží kondenzátu do topného bodu jsou na společném potrubí kondenzátu instalována paralelně pracující čerpadla (dvě pro každou nádrž kondenzátu). Předpokládá se, že průtok každého čerpadla je roven hodinovému průtoku kondenzátu. Pro čerpání kondenzátu z nádrže na kondenzát do parního kotle nízkotlakých topných systémů nainstalujte jedno čerpadlo s průtokem rovným 2hodinovému průtoku kondenzátu. Tlak MPa (kgf/cm2), vytvářený čerpadlem při čerpání kondenzátu do kotle nízkotlakých systémů, je také určen vzorcem Přednáška „Shells over DOS“ obsahuje mnoho užitečných informací. kde p_к — tlak v kotli, MPa (kgf/cm2); h—rozdíl mezi spodní hladinou vody v nádrži na kondenzát a hladinou vody v kotli nebo nejvyšším bodem přívodního potrubí, m; p—tlaková ztráta v přívodním potrubí, MPa (kgf/cm2). Výškový rozdíl m mezi nejnižší hladinou kondenzátu v nádrži a osou čerpadla, aby se zabránilo kavitaci, musí odpovídat: kde p_н – tlak syté páry odpovídající teplotě čerpaného kondenzátu, Pa (kgf/m2) (viz příloha I); p—tlaková ztráta v sacím potrubí, Pa (kgf/m2); p je tlak nasycených par odpovídající teplotě kondenzátu zvýšené o 5°, Pa (kgf/m 2 ); r_kb – tlak nad hladinou v nádrži na kondenzát, Pa (kgf/m2),— hustota kondenzátu, kg/m3; _к — měrná hmotnost kondenzátu, kg/m 3 ; g = 9,81 m/s 2 – zrychlení volného pádu. Pokud se v tomto případě hodnota H ukáže jako záporná, pro normální provoz čerpadla není nutná žádná podpora a čerpadlo může pracovat na sání. V tomto případě může být sací hloubka menší nebo rovna H, ale nepřesahující podtlakovou sací výšku uvedenou v katalogu čerpadel.

Doporučené přednášky

• Antibiotika
• Osobnostní orientace, motivace a motivy
• Shelly přes DOS
• Základy embryologie
• Fyziologie a hygiena vylučovací soustavy

Mezi běžnými lidmi panuje názor, že ohřev vody a ohřev párou jsou stejný systém – jen se jmenují jinak. To ale vůbec není pravda. Při ohřevu vody je úkolem kotle ohřívat chladicí kapalinu, která je následně distribuována přes radiátory. S párou je do potrubí přiváděna pára generovaná speciální jednotkou využívající plyn, kapalné nebo pevné palivo.

Vlastnosti parního ohřevu

• Potrubím se pohybuje vodní pára, jejíž teplota se obvykle pohybuje mezi 130°C a 200°C. Takto vysoké sazby kladou zvláštní požadavky na prvky systému – lze použít pouze kovové trubky – například ocelové nebo měděné, se silnou stěnou a bezešvými konstrukcemi. To je způsobeno skutečností, že tlak a teplota v systému parního ohřevu jsou vyšší než v systému ohřevu vody.
• Vhodné jsou pouze litinové radiátory, registry nebo trubky s žebry. To je způsobeno skutečností, že takové baterie mají dobrou tepelnou vodivost a jsou schopny odolat vysokým teplotám páry. Litinové radiátory jsou však při kontaktu se studenou kapalinou méně spolehlivé, protože mohou při prudkém ochlazení prasknout. Proto jsou v tomto ohledu spolehlivější registry vyrobené z trubek, cívek nebo trubek s k nim připojenými žebry – topná zařízení konvektorového typu vyrobená z oceli.
• Životnost parního ohřevu závisí na mnoha faktorech, jako jsou vhodně zvolené materiály, správná instalace a provoz. Ale! Jedna věc, kterou je třeba vzít v úvahu, je, že v systému cirkuluje velmi horká a vlhká pára, což vytváří ideální podmínky pro korozi – dokonce i pro ocel.
• Parní topení je poměrně nebezpečná věc, proto je jeho použití v bytových domech zakázáno. Aktivně se však používá v podnicích, kde je součástí výrobního procesu pára potřebná k vytápění. Ve venkovských domech se parní vytápění používá nejčastěji v sezónních domech. To je způsobeno tím, že dobře snáší mráz, protože systém obsahuje malé množství vody, která jej při zamrznutí nemůže poškodit.
• Parní vytápění je ekonomické ve fázi instalace – v porovnání s vodními systémy.

Nepopiratelné výhody parního ohřevu

• Vysoká účinnost ohřevu: Pára v parním topném systému nejen ohřívá radiátory a potrubí na určitou teplotu, ale také kondenzuje. Při kondenzaci se z 1 litru páry uvolní 2300 kJ tepla – při ochlazení stejného množství vody o 50°C se uvolní pouze 100 kJ. To znamená, že k vytápění místnosti je potřeba mnohem méně radiátorů nebo potrubí.
• Nízká setrvačnost systému – to znamená, že rychle reaguje na změny teploty. To znamená, že se místnost začne topit téměř okamžitě – během několika minut po spuštění kotle. To se hodí zejména tehdy, když je potřeba rychle zvýšit teplotu v domě (například při silných mrazech). Nebo v případě, kdy je potřeba pravidelně zapínat a vypínat topení – pokud máte celoroční chalupu.
• Parní vytápění je díky vysoké účinnosti a rychlému vytápění místností mnohonásobně ekonomičtější než ohřev vody.

Tukové nevýhody parního ohřevu

• Vysoká teplota páry vede k velmi aktivní cirkulaci suchého vzduchu v místnosti, což může být nepříjemné a dokonce škodlivé – a to i pro lidi s alergií na prach.
• Extrémně horké součásti systému, jako jsou radiátory a potrubí, mohou představovat nebezpečí popálení – zvláště pokud jsou přítomny malé děti a domácí zvířata.
• Ne všechny dokončovací materiály běžně vydrží dlouhodobé zahřívání na tak vysoké teploty, takže jejich výběr je omezený. Nejčastěji se jedná o cementové omítky s následným nátěrem žáruvzdornými barvami.
• Jednoduchý parní topný systém má omezenou schopnost regulovat přenos tepla. Jediným způsobem, jak změnit teplotu, je vytvořit několik paralelních větví a zapnout je podle potřeby. Nebo se kotel při přetopení vypne a po vychladnutí místnosti jej opět zapne. Tento proces lze řídit automaticky. Trvalé „skoky“ pokojové teploty však nejsou nejpohodlnější stav.
• Vzhledem k pohybu páry je parní ohřev dosti hlučný. Někde v továrně takový jev není vůbec cítit, ale venkovský dům je úplně jiná záležitost.

Parní topné systémy

V uzavřeném systému Parní kondenzát je shromažďován a odváděn speciálním kondenzačním systémem, ve kterém proudí do sběrného potrubí připojeného k příslušnému vstupu kotle. Je položena s mírným sklonem, což umožňuje kondenzátu pohyb systémem samospádem.

K odstranění kondenzátu ze systému se používá odtokový systém. Může být napojena na kanalizaci nebo mít speciální nádrž pro sběr kondenzátu.

Stejně jako v uzavřeném systému v otevřeném stavu kotel je zdrojem páry. V parním topném systému s otevřenou smyčkou se však používají speciální jednotky. Takové kotle mohou pracovat při nižším tlaku a nevyžadují speciální zařízení pro sběr kondenzátu.

V systému s otevřenou smyčkou je kondenzát přiváděn zpět do kotle pomocí čerpadla, které pomáhá udržovat jeho normální hladinu a zajišťuje nepřetržitou cirkulaci.

Parní topné systémy mohou pracovat při různých tlacích

Vakuové-parní vytápění je systém, který pomocí vývěvy vytváří podtlak pod atmosférickým tlakem, což snižuje bod varu vody. Jeho snížením je systém bezpečnější. Podtlakový parní ohřev však vyžaduje vysokou těsnost, protože vzduch může být „nasáván“ spoji. Kvůli této složitosti je tento systém v praxi k vidění jen zřídka.

Parní ohřev s malým tlakem – to je mnohem častější typ. Tento systém využívá parní kotel, který vytváří páru o tlaku nepřesahujícím 6 atm. Pokud mluvíme o bytových jednotkách. To vám umožní dosáhnout určité teploty a distribuovat teplo po celém topném systému. Při použití parních kotlů s vyššími tlaky, například v průmyslových prostorách, je nutné zvláštní povolení a vhodné vybavení.

Rozvody parního topení

Zapojení parního topení lze provést v několika variantách – horní, spodní a střední. Každý z nich má své vlastní vlastnosti a výhody.

• U nadzemních rozvodů je parní vedení umístěno pod stropem. Vede po ní parní potrubí a z něj vedou trubky dolů k radiátorům. Níže je položeno potrubí kondenzátu pro sběr a odvod kondenzátu. Toto schéma zapojení je velmi jednoduché na implementaci, protože horká pára a ochlazený kondenzát se pohybují různými trubkami. To zajišťuje stabilní provoz systému a zabraňuje míšení páry a kondenzátu.
• Při spodní elektroinstalaci je parní potrubí umístěno na úrovni podlahy. Pára se pohybuje nahoru některými potrubími, zatímco kondenzát se pohybuje dolů jinými. Toto schéma však není optimální volbou, protože takové zapojení může vést k vodnímu rázu a odtlakování systému. K tomu dochází v důsledku míšení horké páry a ochlazeného kondenzátu.
• Při mezielektroinstalaci se parní vedení pokládá těsně nad radiátory – přibližně v úrovni parapetů. Toto schéma kombinuje výhody horní distribuce, protože pára a kondenzát se pohybují různými potrubími. Ale. Horké trubky jsou v dosahu a mohou představovat riziko popálení.