Принцип работы парового котла

Паровой котёл — рабочий принцип и особенности конструкции

Паровой котёл — устройство, которое используется в промышленности и быту. Оно предназначается для превращения воды в пар. Получившийся пар в последующем используют для обогрева жилья или вращения турбомашин. Какие бывают паровые машины и где они больше всего популярны?

Что такое паровой котёл?

Паровой котёл — аппарат для изготовления пара. При этом устройство может давать 2 вида пара: сочный и перегретый. Сочный пар имеет температуру 100?C и давление 100 кПа. Перегретый пар выделяется очень высокой температурой (до 500?C) и большим давлением (больше 26 МПа).

Примечание: Сочный пар применяют в теплоснабжении частных строений, перегретый — в промышленности и энергетике. Он лучше переносит тепло, благодаря этому применение перегретого пара увеличивает КПД работы установки.

Где применяются паровые котлы:

  1. В системе отопления — пар считается энергоносителем.
  2. В энергетике — применяются промышленные паровые машины (парогенераторы) для получения электрической энергии.
  3. В промышленности — перегретый пар может быть применен для изменения в механическое движение и перемещения ТС.

Паровые котлы: область использования

Домашние паровые устройства применяются в качестве источника тепла для отапливания дома. Они подогревают ёмкость с водой и гонят появившийся пар в отопительные трубы. Часто систему такого рода обустраивают одновременно с угольной стационарной печью или котлом. В основном, приборы для домашнего применения для отапливания паром формируют только сочный, неперегретый пар.

Для промышленного использования пар перегревают. Его продолжают согревать после испарения, чтобы ещё больше поднять температуру. Эти установки просят хорошего выполнения, чтобы предупредить взрыв паровой ёмкости.

парового котла

Паровой котел

Перегретый пар из котла может расходоваться на образование электричества или механическое движение. Как это происходит? После испарения пар проникает в паровую турбину. Тут поток пара вращает вал. Это вращение в последующем перерабатывается в электричество. Так получают электроэнергию в турбинах электростанций — во время вращения вала турбомашин образуется переменный ток.

Помимо образования электротока, вращение вала может передаваться конкретно на мотор и на колёса. Благодаря чему паровой транспорт приходит в движение. Небезызвестный пример паровой машины — паровоз. В нём при сжигании угля нагревалась вода, образовывался сочный пар, который вращал двигательный вал и колёса.

Рабочий принцип парового котла

Тепловым источником чтобы нагреть воду в паровом котле бывает разнообразной вид энергии: солнечная, геотермальная, электрическая, тепло от сгорания твёрдого топлива или газа. Появляющийся пар считается тепловым носителем, он переносит тепло сгорания топлива к месту его использования.

В самых разных конструкциях паровых котлов применяется общая схема подогрева воды и её превращения в пар:

  • Вода очищается и подаётся в резервуар при помощи электронасоса. В основном, резервуар размещен сверху котла.
  • Из резервуара по трубам вода течет вниз в коллектор.
  • Из коллектора вода подымается опять вверх через территорию нагрева (горения топлива).
  • Изнутри водной трубы образуется пар, который под воздействием разницы давлений между жидкостью и газом подымается вверх.
  • Вверху пар идет через сепаратор. Тут он отсоединяется от воды, останки которой возвращаются в резервуар. Дальше пар поступает в паропровод.
  • Если это не простой паровой котёл, а парогенератор, то его трубы вторично проходят через территорию горения и нагрева.

Устройство парового котла

Паровой котёл собой представляет ёмкость, изнутри которой вода которая нагрелась выветривается и образовывает пар. В основном — это труба разного размера.

Помимо трубы с водой, в котлах есть топка (в ней горит горючее). Конструкция камеры сгорания определяется видом топлива, для которого создан котёл. Если это твёрдый уголь, дрова, то внизу топочной камеры есть колосниковая решётка. На ней располагают уголь и дрова. Снизу через колосники в топку проходит воздух. Для эффектной тяги (воздушного движения и горения топлива) вверху камеры сгорания устраивают дымотвод.

сгорания топлива

Устройство парового котла Ici Caldaie

Если носитель энергии — жидкий или газообразный (мазут, газ), то в топку вводят горелку. Для воздушного движения также выполняют выход и вход (колосниковую решётку и дымотвод).

Горячий газ от сгорания топлива подымается к ёмкости с водой. Он нагревает воду и выходит через дымотвод. Нагретая до температуры кипения вода начинает испаряться. Пар подымается вверх и поступает в трубы. Так происходит конвективная циркуляция пара в системе.

Классификация паровых котлов

Паровые котлы делят по ряду признаков. По виду топлива, на котором они работают:

  • домашние;
  • промышленные;
  • энергетические;
  • утилизационные.

По особенностям конструкции:

Необходимо рассмотреть, чем выделяется конструкция газотрубных и водотрубных машин.

Газо- и водотрубные котлы: отличия

Емкость для образования пара часто собой представляет трубу или несколько труб. Воду в трубах обогревают горячие газы, образовывающиеся при горении топлива. Устройства, в которых газы поднимаются к водяным трубам, называют газотрубными котлами. Схема газотрубного агрегата приведена на рисунке.

паровой

Схема газотрубного котла: 1- подвод топлива и воды, 2 — топка, 3 и 4 — жаровые трубы с горячим газом, который выходит дальше через дымотвод (позиции 13 и 14 — дымотвод), 5 — решётка между трубами, 6 — вход воды, выход отмечен цифрой 11 — её выход, стоит еще сказать что на выходе есть устройство чтобы провести измерения количества воды (обозначено цифрой 12), 7 — выход пара, территория его образования обозначено цифрой 10, 8 — паровой сепаратор, 9 — внешняя поверхность ёмкости, в которой течет вода.

Есть прочие конструкции, в которых газ двигается по трубе изнутри ёмкости с водой. В данных устройствах водные ёмкости называют барабанами, а сами устройства — водотрубными паровыми котлами. В зависимости от размещения барабанов с водой, водотрубные котлы делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные, и также конфигурации разных направленностей труб. Схема движения воды по водотрубному котлу приведена на рисунке.

паровой

Схема водотрубного котла: 1- подвод топлива, 2 — топочная камера, 3 — трубы для движения воды; направление её движения обозначено числами 5,6 и 7, место входа воды — 13, место выхода воды — 11 и место слива — 12, 4 — территория, где вода начинает трансформироваться в пар, 19 — территория, в которых есть и пар, и вода, 18 — территория пара, 8 — перегородки, которые направляют движение воды, 9 — дымотвод и 10 — труба для дыма, 14 — выход пара через сепаратор 15, 16 — внешняя поверхность ёмкости для воды (барабан).

Газо- и водотрубные котлы: сопоставление

Чтобы сравнить газо- и водотрубных котлов приведём конкретные факты:

  1. Размер труб для воды и пара: у газотрубных котлов трубы — больше, у водотрубных — меньше.
  2. Мощность газотрубного котла ограничена давлением 1 МПа, и теплообразующей способностью — до 360 кВт. Связано это с приличным размером труб. В них может возникать большое количество пара и большое давление. Увеличение давления и количества образуемой теплоты просит существенного утолщения стенок. Цена подобного котла с толстыми стенками будет необоснованно высока, экономически не выгодна.
  3. Мощность водотрубного котла — больше, чем газотрубного. Тут применяются трубы малого диаметра. Благодаря этому давление и температура пара могут быть более, чем в газотрубных агрегатах.

Примечание: Водотрубные котлы безопаснее, мощнее, делают большую температуру и допускают существенные перегрузки. Это даёт им преимущество перед газотрубными агрегатами.

Добавочные детали агрегата

В конструкцию парового котла входят не только топка и трубы (барабаны) для движения воды по замкнутому контуру и пара. Дополнительно применяются устройства, которые делают больше рабочую эффективность системы (поднимают температуру пара, его давление, кол-во):

  1. Пароперегреватель — увеличивает температуру пара выше +100?C. Это со своей стороны увеличивает экономность и КПД работы машины. Температура перегретого пара достигает 500 ?C (так работают паровые котлы в атомных станциях). Пар дополнительно нагревается в трубах, в которые он поступает после испарения. Он при этом как правило имеет свою топочную камеру или быть вмонтирован в единый паровой котёл. Конструктивно отличают конвекционные и радиационные пароперегреватели. Радиационные конструкции греют пар в несколько раз крепче, чем конвекционные.
  2. Паровой сепаратор — убирает из пара влажность и выполняет его сухим. Этим становится больше рабочую эффективность устройства, его КПД.
  3. Паровой аккумулятор — устройство, которое забирает из системы пар, когда его много, и прибавляет его в систему, когда его недостаточно, мало.
  4. Устройство для подготовки воды — уменьшает кол-во растворённого в водной массе кислорода (что предупреждает коррозию), убирает растворённые в водной массе минералы (химическими реагентами). Данные меры предупреждают загрязнение труб накипью, которая ухудшает отдачу тепла и образовывает условия для прогорания труб.

Плюс к этому, есть клапаны для слива конденсата, воздухоподогреватели, и в первую очередь — система проверки и управления. В неё входят включатель и выключатель горения, автоматизированные регуляторы водорасхода, топлива.

Парогенератор: мощная паровая машина

Парогенератор — это паровой котёл, который снабжён несколькими добавочными устройствами. В его конструкцию входят один или несколько промежуточных пароперегревателей, которые делают больше мощность его работы в десятки раз. Где применяются мощные паровые машины?

Основное использование парогенераторы нашли в атомных электрических станциях. Тут при помощи пара энергия распада атома превращается в электричество. Объясним два способа подогрева воды и образования пара в реакторе:

  1. Вода омывает корпус реактора с наружной стороны, при этом она нагревается сама и охлаждает реактор. Подобным образом, образование пара происходит в индивидуальном контуре (вода нагревается о стены реактора и передаёт тепло в испарительный контур). В подобной конструкции применяется парогенератор — он играет роль трубного змеевика.
  2. Трубы чтобы нагреть воду проходят изнутри реактора. При подаче труб в реактор он становится топочной камерой, а пар передаётся конкретно в электрический генератор. Эта конструкция стала называться кипящего реактора. Тут парогенератор не требуется.

Парогенератор для АЭС

Промышленные паровые агрегаты — мощные машины, которые предоставляют людей электротоком. Домашние агрегаты — также работают на службе человека. Паровые котлы разрешают обогревать дом и исполнять разную работу, и также дают большую долю электроэнергии для металлургических заводов. Паровые котлы — база промышленности.

В чем заключается рабочий принцип паровых котлов

Паровые котлы являются специальным оборудование для изготовления пара из жидкостей, преимущественно из воды. Пар применяется в различных производственных сферах, энергетике и в системах отопления, к примеру для отапливания зданий промышленной направленности, учреждений, присутствующих в тяжёлых условиях климата. Применение пара резонно при дезинфекционных мероприятиях в медучреждениях. В зависимости от задач, есть промышленные парогенераторные установки, и котлы, предназначающиеся для задач в бытовых условиях. Эти агрегаты как правило будут работать на самых разных источниках энергии тепла. Есть устройства, которые генерируют пар с помощью утилизации излишков тепла, полученного от больших промышленных установок. Выбор нужного парогенераторного оборудования должен происходить на основе знаний рабочих принципов этих устройств и их спецификации.

Содержание

Паровой котел, для чего он необходим?

Паровые котлы, в зависимости от назначения применяются в некоторых областях, где применение пара нужно для выполнения инновационного цикла производства или в определенных проектах систем отопления.

Устройство парового котла

Оборудование, генерирующее пар делится на такие варианты:

  • паровые котлы энергетического назначения (применяются на электрических станциях, для привода турбин, генерирующих электрическую энергию);
  • паровые котлы промышленного типа (выработка пара для выполнения инновационных операций в изготовлении);
  • паровое оборудование для котельной, которое предназначено для отопления, прачечных, эксплуатации дезинфекционных установок;
  • утилизационные котлы, производящие пар с помощью отбора тепла у перегретых дымовых газов, которые образуются в результате производства в металлургической сфере и химической промышленности.

парового котла

Паровой котел промышленного типа

В энергетике применяются самые мощные устройства, вырабатывающие до 5000 т пара в час при давлении около 280 кгс/см2. Пар получают перегретым до температуры 500 С , после этого он поступает в турбинные агрегаты, где происходит превращение энергии тепла в механическую.

движения воды

В определенных учреждениях выгодно использовать паровой котел, который обеспечивает теплоснабжение строения и служит для подачи пара в прачечные. Порой паровые резервные электростанции устанавливают там, где возможна утилизация высокотемпературных газов, такое решение дает возможность экономить значительные суммы в отопительный сезон.

Паровые котлы и рабочий принцип имеют существенные отличия от водонагревательных систем. Работа парообразующих агрегатов основывается на нагреве воды и будущего ее превращения в пар. Нагрев проводится с помощью выделения тепла от сжигания горючих материалов, очень часто применяется сетевой газ или уголь. Выдача пара котлом всегда происходит под лишним давлением и в зависимости от назначения его величина колеблется в широких пределах и может изменяться от1 кгс/см2 до нескольких сотен кгс/см2.

сгорания топлива

Рабочая схема парового котла

движения воды

Как разобраться, какая лучше чугунная печь камин долгого горения? Все можно здесь.

Современное оборудование более безопасно, из-за причины использования подобных схем конструкции котла, при каких образование пара происходит в небольших объемах, но с большой скоростью, другими словами не случается аккумуляция существенных масс парообразного состояния воды. Но все таки, безопасность паровых установок зависит от контроля показателей давления и температуры и от уровня автоматики, осуществляющей сброс излишков пара и выключения нагрева в случае непредвиденной ситуации.

Различия и виды парового оборудования

Не обращая внимания на то, что рабочий принцип всех котлов построен на передаче теплоты сгорания горючих веществ воде для ее перехода в парообразное состояние, конструктивный подход в парогенерирующих агрегатах различный.

Главные виды оборудования:

  • с газотрубным способом получения пара;
  • с водотрубным способом.

Газотрубные котлы предполагают получение пара следующим способом. В корпус в форме цилиндра котла установлены трубы, в которых происходит горение или проходят разогретые дымовые газы. От таких труб происходит теплопередача воде, которая после преобразуется в пар. Эти агрегаты делятся на котлы с жаровыми или жаровыми трубами. Жаровой вид подразумевает процесс сгорания топлива конкретно в самой трубе, для этого при входе в нее ставится горелка с наддувом, которая дает возможность одинаково сгорать топливу по всей длине трубы. В жаровых трубах, горения не случается, а теплота воде подается за счёт подачи в них разогретого газа (газообразных, жидких и твердых веществ). Другими словами в теории происходит процесс утилизации лишнего тепла газообразных, жидких и твердых веществ. Процесс испарения происходит сверху цилиндра и собранный пар поэтапно сбрасывается в магистраль через перепускной клапан, высчитанный под нужное давление.

парового котла

Котел с газотрубным способом получения пара

котел

В газотрубных котлах происходит образование пара конкретно в самом корпусе устройства, благодаря этому емкость котла считается накопителем большой массы пара под лишним давлением. Данный факт уменьшает мощностные характеристики агрегатов, так как в случае генерации пара под большим давлением возможен разрыв сосуда агрегата и мгновенное высвобождение большой массы парообразного вещества. Мощность газотрубных котлов ограничена и составляет примерно 400 кВт, рабочее давление не выше 10 кгс/см2.

Водотрубные парогенераторы имеют противоположный рабочий принцип. В них теплота сгорания топлива подается трубам, к которых находится вода, благодаря чему происходит закипание и переход ее в парообразное состояние. Размещение кипятильных труб и способ движения воды по замкнутому контуру по ним зависит от конструктивных свойств.

Самые популярные схемы водотрубных генераторов пара:

Барабанная схема

Барабанные устройства бывают вертикальными или горизонтальными, состоят из топочного отделения, сверху которой размещены обвязки из труб, выходящие в барабан, накапливающий готовый пар. Теплота сгорания топлива подается трубам, в них образуется сочный пар, в барабане происходит отделение неиспарившейся воды, которая идет назад назад в трубы. Прогон жидкости по ним может происходить до 30 раз и зависит от типа агрегатов. Котлы с естественной движением воды по замкнутому контуру действуют по принципу поднятия разогретых водных слоев и являются менее производительными. В циркуляционных водотрубных генераторах кол-во прогонов уменьшается и увеличивается выход готового пара, при этом требуется приличное количество топлива для оснащения скорости парообразования. Выполнение котлов может быть горизонтальное или вертикальное. В горизонтальных конструкциях применяется один барабан для приема пара, а в вертикальных решениях разрешается несколько барабанов.

сгорания топлива

Барабанный котел с водотрубным способом получения пара

Современные конструкции предполагают установку радиационных экранов в камере сгорания, разрешающих отбирать лучистый вид энергии при горении и дополнительно делать пар. Геометрическое размещение труб в кожухе котла влияет напрямую на быстрота нагрева и парообразования, при этом происходит экономия топлива.

сгорания топлива

Для того чтобы делать перегретый пар с необходимой температурой, ставится пароперегреватель. Его конструкция напоминает пучковое соединение труб, только в них подается сочный пар, а на выходе он выходит в перегретом состоянии. Нагрев проводится также дымовыми газами.

Прямоточная схема

сгорания топлива

Комплексная парогенерирующая установка имеет специализированный сепаратор, задача которого находится в удалении жидкой составляющей парообразной смеси. Это критично для потребителей, требующих подачу сухого пара. Содержание жидкой фазы воды ухудшает отдачу тепла и может привести к конденсационным эффектам в узлах магистрали, в результате появляется риск гидравлического удара в системе.

паровой

Схема прямоточного котла с водотрубным способом получения пара

Водотрубные котлы, в отличии от газотрубных нуждаются в старательной водоподготовке, так же как и при парообразовании может происходить отложение солей на поверхности внутри труб. Это приводит к уменьшению продуктивности или к опасным ситуациям из-за прогара. Водоподготовка включает убирание растворенного кислорода и умягчение воды специализированными химическими веществами. При работе котла в замкнутом контуре, к примеру в системе отопления, водоподготовка ведется 1 раз. Если предусматривается постоянный забор готового пара, то подпитка проводится только подготовленной водой.

Топливом для паровых котлов служит:

  • сетевой газ;
  • уголь;
  • ДТ;
  • электрическая энергия;
  • мазут;
  • атомная энергия.

Паровые котлы с невысокой работоспособностью, используемые для отапливания разных площадей, очень часто применяют сетевой газ, уголь или ДТ.

Для каких помещений подходит паровое теплоснабжение?

Паровое теплоснабжение применяется в некоторых случаях, по большей части, когда лучше перерабатывать энергию газов дыма от какого-нибудь производства. В основном, очень часто отаплюются производственные площади (цеха, мастерские, помещения подсобки, гаражи).

парового котла

Паровые котлы, которые работают на угле, газе или дизельном топливе устанавливают в тех помещениях, в которых необходимо установить конкретную температуру в короткий срок. Это можно объяснить небольшой инерционностью паровых систем и большой отдачей энергии тепла. Пар, помимо передачи собственного тепла, сообщает невидимый вид энергии тепла во время собственной конденсации, которая была получена в процессе испарения. Другими словами тепловая энергия подается не только за счёт охлаждения массы пара, но и за счёт его конденсации.

Для какой цели, какие нормы и другое узнать можно в публикации печь буржуйка для гаража.

котел

Схема парового домашнего отопления

Положительные качества парового теплоснабжения:

  • можно использовать отопительные приборы небольшой площади, за счёт большой ?t;
  • быстрое достижение необходимой температуры в помещении;
  • небольшой объем сконденсированной воды на возвратном трубопроводе, дает возможность использовать трубы малого диаметра;
  • возможность уменьшить расходы на теплоснабжение при возможности утилизации газов дыма в парогенераторе.

Минусы:

  • невозможность температурные регулировки отопительных приборов;
  • вероятность ожога при прикосновении к элементам системы для отопления (температура 120-130 С);
  • большой уровень шума работы паровых котлов;
  • теплопотери в магистралях.
  • Паровые котлы, спецификации по их эксплуатации, должны подбираться в зависимости от задач и материальной полезности их применения.

котел

Котел паровой, стоимость зависит от объема

котел

Парогенерирующее оборудование, специфично и помимо промышленного и энергетического использования может применяться в виде замены традиционному отоплению в помещениях не для проживания при проектных требованиях этой системы.

Рабочий принцип парового котла (видео)

В этом видео вы будете знать как происходит рабочий процесс парового котла

Паровые котлы: рабочий принцип и устройство

Паровым котлом называют устройство для превращения воды в пар, применяемое как в обиходе, так и в промышленности. Пар используется для обогрева помещений, аппаратов и трубо-проводов, и также для вращения турбомашин. Давайте детальнее выясним, что собой представляют паровые котлы. Рабочий принцип, устройство, классификация, область использования и многое иное — все это будет рассмотрено ниже.

паровых котлов

Обозначение

Как вы уже знаете, паровой котел считается агрегатом, производящим пар. При этом котлы данного типа могут давать пар двух вариантов: сочный и перегретый. В первом варианте температура его составляет порядка 100 градусов, а давление – около 100 кПа. Температура перегретого пара подымается до 500 градусов, а давление — до 26 МПа. Сочный пар применяют в быту, по большей части для обогревания частных строений. Перегретый пар отыскал использование в промышленности и энергетике. Он отлично переносит тепло, благодаря этому его применение в большой мере увеличивает КПД установки.

Область использования

Подчеркивают три ключевые сфере использования паровых котлов:

  1. Системы отопления. Пар находится в роли энергоносителя.
  2. Энергетика. Промышленные паровые машины, или, как называют их еще по другому, парогенераторы, применяются для получения электроэнергии.
  3. Промышленность. Пар в промышленности применяют не только для обогревания «рубашек» аппаратов и трубо-проводов, но и для изменения энергии тепла в механическую и перемещения ТС.

Домашние паровые котлы используются для отапливания жилищных помещений. Обычными словами, их задача находится в подогреве воды и движении пара по трубопроводу. Систему такого рода часто обустраивают одновременно со стационарной печью или котлом. В большинстве случаев приборы для домашнего применения вырабатывают сочный не перегретый пар, которого более чем достаточно с целью решения возложенных на них задач.

В промышленности пар перегревают – продолжают согревать после испарения с целью намного больше увеличить температуру. К данным установкам требования предъявляют особые по качествам, так как во время перегрева пара емкость рискует разразиться. Перегретый пар, получившийся из котла, может идти на образование электричества или механическое движение.

паровой

Переменный ток при помощи пара образуется так. Испаряясь, пар проникает в турбину, где он, благодаря плотному потоку вращает вал. Подобным образом, тепловая энергия переходит в механическую, а та, со своей стороны, преобразовывается в электрическую. Так работают турбины электростанций.

Вращение вала, которое появляется при испарении значимых количеств перегретого пара, может передаваться конкретно на мотор и колеса. Так в движение приводится паровой транспорт. В качестве востребованных примеров работы парового мотора можно привести парогенератор паровоза либо же судовой паровой котел. Рабочий принцип последних очень прост: при сжигании угля образуется тепло, которое нагревает воду и образовывает пар. Ну а пар, со своей стороны, вращает колеса, или в случае с судном, винты.

Паровые котлы: рабочий принцип

Рассмотрим намного подробнее, как работаю подобные котлы. Тепловым источником, нужного для подогрева воды, как правило выступает любой вид энергии: электрическая, солнечная, геотермальная, тепло от сгорания газа или твёрдого топлива. Пар, появляющийся в процессе водонагрева, собой представляет тепловой носитель, другими словами переносит энергию тепла с места нагрева в место применения.

Не обращая внимания на разнообразие конструкций, значительное устройство и рабочий принцип паровых котлов не выделяются. Общая схема водонагрева с ее дальнейшим преобразованием в пар смотрится подобным образом:

  1. Очищение воды на фильтрах и ее подача в резервуар для нагревания с применением насоса. Резервуар, в основном, размещается в верхней установочной части.
  2. Из резервуара, по трубам вода поступает в коллектор, размещенный, исходя из этого, ниже.
  3. Вода вновь подымается вверх, только сейчас не через трубы, а через территорию нагрева.
  4. В зоне нагрева образуется пар. Под действие разности давлений между жидким и газообразным веществом, он встанет вверх.
  5. Вверху нагретый пар пропускается через сепаратор, где он целиком отсоединяется от воды. Останки жидкости возвращаются в резервуар, а пар следует в паропровод.
  6. Если это не котел прямого сжигания, а парогенератор, то его магистрали из труб дополнительно греются. О способах их нагрева будет сказано ниже.

движения воды

Устройство

Паровые котлы собой представляют емкость, в которой вода нагревается и образовывает пар. В большинстве случаев они делаются в виде труб, разных размеров. Помимо трубы с водой, котел всегда имеет камеру для сгорания топлива (камеру сгорания). Ее конструкция может изменяться в зависимости от типа используемого топлива. Если это дрова, или твёрдый уголь, то снизу камеры сгорания ставится колосниковая решётка, на которую кладут горючее. С части которая находится снизу колосников, в топку подается воздух. А вверху камеры сгорания обустраивают дымотвод, который нужен для эффектной тяги – воздушной циркуляции и горения топлива.

Рабочий принцип паровых твердотопливных котлов немного выделяется от устройств, в которых в виде теплоносителя применен жидкий или газообразный материал. В другом варианте, топка подразумевает горелку, которая не прекращает работу сродни горелкам бытовой газовой печи. Для воздушной циркуляции также применяют колосниковую решётку и дымотвод, потому что в независимости от варианта топлива, воздух считается важнейшим требованием горения.

Горючий газ, получившийся от сгорания топлива, подымается к емкости с водой. Он отдает воде собственное тепло и выходит через дымотвод в атмосферу. Когда вода нагревается до температуры кипения, она начинает испаряться. Нужно отметить, что вода выветривается и раньше, однако не в подобных количествах и не с подобной температурой пара. Испарившийся пар собственными силами поступает в трубы. Подобным образом, циркуляция пара и смена агрегатных состояний воды происходит по настоящему. Рабочий принцип парового котла с конвективной циркуляцией подразумевает небольшое вмешательство человека. Все, что необходимо выполнить оператору, это обеспечить стабильный нагрев воды и проверить процесс при помощи специализированных устройств.

В случае с электробойлерами разогрев воды происходит легче. Она нагревается при помощи ТЕНОВ типа нагревательных элементов или находится в роли проводника и нагревается Согласно закону Джоуля-Ленца.

котел

Классификация

Паровые котлы, рабочий принцип которых мы сегодня рассматриваем, могут обозначаться по нескольким показателям.

По виду топлива:

  1. Домашние.
  2. Энергетические.
  3. Промышленные.
  4. Утилизационные.

Как отличаются газо- и водотрубные паровые котлы

Рабочий принцип котлов построен на подогреве емкости с водой. Емкость, в которой вода переходит в парообразное состояние, в основном, собой представляет трубу или несколько труб. Приборы, в которых горючее греет трубы, поднимаясь вверх, называются газотрубными котлами.

Однако есть и иной вариант — когда горючий газ передвигается по трубе, расположившейся изнутри емкости с водой. В этом случае водные емкости называются барабанами, а сам котел – водотрубным. В быту его также называют огнетрубным котлом. В зависимости от размещения водных барабанов, котлы данного типа разделяют на: горизонтальные, вертикальны и радиальные. Также можно встретить модели, в которых выполнены разнообразные направления труб.

Устройство и рабочий принцип огнетрубного парового котла немного выделяется от газотрубного. Самое первое, касается это размера труб с водой и паром. У водотрубных котлов трубы менее габаритны, чем у газотрубных. Второе, имеют место различия по мощности. Газотрубный котел даёт давление не больше 1 МПа и имеет теплообразующую способность до 360 кВт. Причиной этому являются большие трубы. Чтобы в трубах образовывалось достаточно пара и давления, их стены обязаны быть толстыми. В конечном итоге – цена подобных котлов завышена. Водотрубный котел мощнее. Благодаря тонким стенкам труб, пар нагревается лучше. И третье, водотрубные котлы безопаснее. Они делают большую температуру и не боятся существенных перегрузок.

парового котла

Добавочные детали котлов

Рабочий принцип парового котла очень прост, но все таки его конструкция состоит из неограниченного количества компонентов. Помимо топочной камеры и труб для движения воды по замкнутому контуру/пара, котлы оборудуются устройствами для увеличения их эффективности (увеличение температуры пара, его давления и количества). К данным устройствам относят:

  1. Пароперегреватель. Служит для увеличения температуры пара выше 100 градусов. Перегревание пара увеличивает экономность аппарата и его КПД. Перегретый пар достигает температуры в 500 градусов по шкале Цельсия. Такие высокие температуры имеют место в паровых установках атомных станций. Сущность перегрева заключается в том, что после испарения идущий по трубе пар подвергается повторному нагреву. Для этого аппарат может снабжаться добавочной топочной камерой или простым трубопроводом, который, перед тем как вывести пар на целевое применение, пару раз идет через ключевую камеру сгорания. Пароперегреватели бывают радиационными и конвекционными. Первые работают в несколько раз эффектнее.
  2. Сепаратор. Служит для «осушения» пара – отделения его от воды. Это дает возможность расширить КПД установки.
  3. Паровой аккумулятор. Это устройство создано для поддерживания непрерывного уровня выхода пара из установки. Когда пара не хватает, оно прибавляет его в систему и, наоборот, забирает в случае переизбытка.
  4. Предварительное устройство для воды. Чтобы аппарат работал длительнее, вода, попадающая в него, обязана отвечать нестандартным требованиям. Это устройство уменьшает кол-во кислорода и минералов в водной массе. Эти несложные меры разрешают не допустить коррозию труб и образование на их стенках накипи. Коррозия и накипь не только уменьшают результативность аппарата, но и быстро приводят его в непригодность, тем более в случае энергичного применения.

Контрольные устройства

Более того, котел оборудуется вспомогательными устройствами для контроля и управления. Например, сигнализатор предельных уровней воды наблюдает за поддержанием непрерывного уровня жидкости в барабане. Рабочий принцип сигнализатора предельных уровней парового котла базируется на изменении массы специализированных грузов во время их перехода из жидкой фазы в парообразную, и наоборот. В случае отклонения от нормы он подает звуковой сигнал для оповещения служащих предприятия.

Для позиционного регулирования водного уровня также применяется уровнемерная колонка парового котла. Рабочий принцип устройства построен на проводимости электричества воды. Колонка собой представляет трубку, оборудованную четырьмя электродами, контролирующими водный уровень. Если водяной столб может достигать нижней метки, подсоединяется питательный насос, а если верхней – питание котла водой останавливается.

движения воды

Дополнительным простейшим устройством чтобы провести измерения водного уровня в паровом котле служит водомерное стекло, вмонтированное в корпус аппарата. Рабочий принцип водомерного стекла парового котла прост – оно предназначается для зрительного контроля водного уровня.

Помимо уровня жидкости, в системе при помощи термометров и приборов для определения величины давления вымеряют температуру и давление исходя из этого. Все это нужно для хорошего функционирования котла и устранения возможности появления опасных ситуаций.

Парогенераторы

Мы уже рассмотрели рабочий принцип парового котла, сейчас коротко познакомимся со спецификами парогенераторов – наиболее мощных котлов, оснащенных добавочными устройствами. Как вы уже знаете, основное отличие парогенератора от котла заключается в том, что его конструкция включает один или несколько промежуточных пароперегревателей, что дает возможность добиться наибольших температур пара. На атомных электрических станциях, благодаря очень горячему пару, преобразуют энергию распада атома в электроэнергию.

Есть два ключевых способа водонагрева и переведения ее в газообразное состояние в реакторе:

  1. Вода омывает корпус реактора. При этом реактор охлаждается, а вода нагревается. Подобным образом, пар образуется в индивидуальном контуре. В этом случае парогенератор исполняет функции трубного змеевика.
  2. Трубы с водой проходят изнутри реактора. В данном варианте, реактор считается топочной камерой, с которой пар подается конкретно на электрический генератор. Данная конструкция именуется кипящим реактором. Тут все не прекращает работу без парогенератора.

Заключение

движения воды

Сегодня мы с вами познакомились с подобным полезным прибором, как паровой котел. Устройство и рабочий принцип этого аппарат очень простые и базируются на очевидных физических свойствах воды. Но все таки паровые котлы в большой мере делают жизнь легче человека. Они согревают строения и помогают генерировать электричество.

Как работает паровой котел?


от admin