книги из ГПНТБ / Семенов, Леонид Алексеевич. Безнапорная пропарочная камера

39

(в медных трубках и подушке под диафрагмой) целиком

иполностью зависит только от прогрева толстой трубки

ив любой момент равно давлению насыщенных паров,

соответствующему температуре жидкого спирта в этой

трубке.

Таким образом, регулятор остается полностью откры­

тым и свободно пропускает пар в камеру, пока зона пара в ящике конденсатора не опустится и не достигнет тол­ стой трубки. Лишь после того, как это произойдет и тол­

стая трубка с жидким спиртом нагрееется, давление па­ ров спирта резко повысится и регулятор прикроется (ча­

стично Или полностью). Прикрытие регулятора уменьшит доступ пара в камеру, и линия 0—0 (граница пара) вновь передвинется кверху. Как только это случится, тол­ стая трубка, не обогреваемая более паровоздушной смесью и находящаяся в соприкосновении с холодным

змеевиком, быстро охладится, тотчас же начнется кон­ денсация паров спирта, давление их понизится, открытие регулятора увеличится и зона 0—0 вновь начнет пони­

жаться, приближаясь к толстой трубке.

Практика показала, что РПД-С-П обладает весьма высокой чувствительностью и малой тепловой инерцией. Так, даже при резком искусственном повышении давле­ ния пара в подводящем паропроводе, когда оно за 5—6 секунд менялось от 0,3 до 2,0 ати, не происходило проры­

ва пара через конденсатор наружу. Как только зона 0—0

несколько опустится ниже толстой трубки, регулятор мо­ ментально срабатывает и увеличившееся было поступле­ ние пара в камеру тотчас снижается. И напротив, резкое снижение давления пара в паропроводе не вызывает ва­ куума в камере, так как уменьшение поступления пара

тотчас же влечет за собой повышение зоны 0—0, а на последнее клапан немедленно реагирует (происходит кон­ денсация спирта в толстой трубке), и снизившийся было расход пара вновь восстанавливается.

Практически зона 0—0 держится постоянно почти на одном уровне, примерно около верхнего конца толстой

трубки. На рис. 20 представлены данные натурных испы­

таний регулятора в условиях эксплуатации на Стройкомбинате № 1 в г. Ростове-на-Дону. Температура в камере замерялась по термометру на конденсаторе, и оставалась абсолютно постоянной и равной 100°.

Давление пара Р в питающем паропроводе замеря-

40

лось по манометру, установленному непосредственно пе­ ред регулятором. Как видно из графика, в течение опыта это давление сильно изменялось, а именно от 0,26 до

1,56 ати. Несмотря на такие колебания давления, регуля­ тор отлично корректировал приток пара в камеру. Это видно из кривых давления внутри камеры h мм вод. ст. (измеряемого под крышкой) и количества избытка пара,

поступающего в конденсатор g кг/час. Последнее опре­ делялось достаточно точно путем сбора и взвешивания конденсата, вытекавшего из ящика конденсатора. Кри­

вые hug показывают незначительное изменение этих величин в процессе работы.

Продолжаем далее о работе регулятора. Как говори­ лось выше, верхние трубы камеры с питанием через ре­ гулятор включаются, как только температура паровоз­ душной смеси достигнет 92—95°. Следовательно, регуля­ тор не только поддерживает температуру в камере на постоянном уровне, равном 100°, но предварительно обе­ спечивает ее подъем от 92—95 до 100° путем вытеснения паровоздушной смеси и заполнения камеры чистым па­ ром. Регулятор успешно выполняет эту задачу вследствие того, что датчик его (толстая трубка) установлен не в самой камере, а в конденсаторе, причем не у первого

(сверху) витка змеевика, а ниже. Благодаря такому по­ ложению толстой трубки регулятор пропускает пар в камеру все время с некоторым избытком против того ко­ личества, которое конденсируется в самой камере. Эта

избыточная подача пара и обеспечивает вытеснение па­ ровоздушной смеси и подъем температуры до 100°.

В течение всего периода, пока происходит вытеснение из камеры паровоздушной смеси, из конденсатора, через

кольцевую щель у его днища, выходит воздух с туманом. После того как весь воздух из камеры уйдет, выход его

из конденсатора прекратится, на стенке ящика можно

•ощутить рукой резкую границу между паром, заполняю­

щим верх ящика, и холодным воздухом, т. е. линию 0—0,

которая, как мы уже отметили, проходит примерно око­ ло верхнего конца толстой трубки.

После заполнения камеры чистым паром регулятор

продолжает и дальше пропускать пар в камеру с избыт­ ком, однако температура в камере больше уже не повы­ шается, так как при нормальном атмосферном давлении насыщенный пар не может иметь температуру выше 100°.

42

Величина указанного избытка пара, конденсирующе­ гося на верхних витках змеевика до толстой трубки,

зависит от их поверхности нагрева. Если толстую трубку поднять, например, на уровень второго витка змеевика, то зона 0—0 повысится, рабочая поверхность змеевика сократится примерно вдвое и соответственно этому умень­ шится количество конденсирующегося пара. Если же толстую трубку опустить еще ниже, то рабочая поверх­

ность змеевика и расход пара возрастут.

Практически толстую трубку со спиртом целесообраз­ но размещать между 4 и 5 витками змеевика. При этом расход пара в конденсаторе составляет 8—12 кг/час, что по абсолютной величине не является существенным (в экономическом отношении). Дальнейшее снижение расхо­ да пара нецелесообразно по двум причинам.

Во-первых, РПД-С-П все же обладает некоторой теп­ ловой инерцией (хотя и очень малой), вследствие чего при особенно резких изменениях давления пара в паро­

проводах зона 0—0 может испытывать незначительные

колебания около своего среднего уровня. Помещая тол­ стую трубку на средине змеевика, получаем большую гарантию в том, что при этих колебаниях граница 0—О не выйдет за пределы змеевика, т. е. не будет ни подсоса

воздуха в камеру через обратную трубку, ни прорыва его через конденсатор наружу.

Во-вторых, выход из камеры пара в количестве не

меньшем 8 кг/час необходим для того, чтобы создать в ней минимально нужный подпор во избежание образова­ ния вакуума в нижней зоне. Этот подпор (1,5—2 мм вод. ст.) создается только за счет местного сопротивления гид­ равлического клапана, через который избыток пара выхо­ дит из камеры в обратную трубу.

Как видно из рисунков, конструкция РПД-С-П чрез­

вычайно проста. В ней нет дефицитных и сложных дета­

лей, для получения или изготовления которых требова­

лись бы особые фонды или специальные станки и штампы.

РПД-С-П можно изготовлять в любых механических мастерских и из материалов, изыскиваемых на месте.

В отличие от регуляторов прямого действия обычных типов, применяемых, например, для регулирования тем­ пературы подогреваемой воды и снабженных специ­ альными пружинами, в конструкции РПД-С-П нет ника­ ких элементов, требующих предварительных наладки и

43

регулировки. Благодаря этому РПД-С-П работает на­ дежно и безотказно.

Простота конструкции РПД-С-П объясняется особо благоприятными условиями, в которых приходится рабо­

тать регулятору. В то время как обычные РПД предназ­

начены для работы на различных температурах и потому

должны иметь устройства, позволяющие «настраивать» их на ту или иную температуру, РПД-С-П не нуждаются

в них, так как заданная температура (100°) не меняется. Далее, что очень важно, обычные РПД служат для того, чтобы предотвращать отклонение от заданной тем­ пературы (например 80°) как вниз, так и вверх. От РПД-С-П требуется лишь поддерживать температуру не ниже заданной (100°), выше же этого предела темпера­ тура в нашей безнапорной камере сама по себе поднять­

ся не может.

Наконец, если датчик РПД, регулирующий темпера-. туру нагреваемой воды или изотермического режима в обычной камере с паровоздушной смесью (при tH3 <100°), должен реагировать на изменение температуры среды в пределах всего +14-2°, то датчик РПД-С-П,

установленный на конденсаторе, подвергается несравнен­ но более острым воздействиям то пара с температурой 100°, то (после отступления зоны 0—0 вверх) холодного

воздуха и змеевика с холодной водой.

К сказанному необходимо еще добавить, что в обыч­ ных пропарочных камерах при t„3< 100° автоматиче­ ское регулирование изотермического режима с помощью установки РПД вообще встречает большие трудности и практически не удается. Датчик РПД быстро реагирует на перегрев паровоздушной среды, так как при этом про­

исходит интенсивная конденсация паров на его поверх­

ности, поскольку парциальное давление пара в насыщен­ ной паровоздушной среде камеры выше максимально воз­ душного давления пара на поверхности относительно бо­

лее холодного датчика.

Таким образом, при превышении температуры паро­ воздушной среды выше заданной РПД быстро срабаты­ вает и уменьшает приток пара в камеру.

Совсем иначе ведет себя РПД при снижении темпе­ ратуры паровоздушной среды. Здесь теплообмен между датчиком и окружающей средой происходит только за счет (конвекции и лучеиспускания, и датчик остывает

44

очень медленно. В результате этого, прежде чем РПД вновь приоткроется и' увеличит подачу пара, температура

вкамере успеет упасть много ниже заданных пределов.

ВРПД-С-П, установленном на контрольном конден­

саторе, тепловая инерция датчика (толстой трубки) пога­ шается соприкосновением его с холодным змеевиком и датчик остывает очень быстро.

Автоматический регулятор прямого действия РПД-С

Регулятор РПД-С (рис. 21) отличается по конструк­

ции от РПД-С-П. Он несколько сложнее по устройству, однако его также легко сделать своими силами на лю­ бом заводе при наличии небольших механических ма­ стерских.

РПД-С испытан в лаборатории и в производствен­

ных условиях и так же, как и РПД-С-П, обладает малой тепловой инерцией и работает безотказно. Изготовляют его из обычного парового вентиля следующим образом.

Корпус сальника из вентиля удаляют и на его место

ввертывают специально изготовленный фланец (6). Квад­ ратную головку шпинделя (3) срезают, на конце его де­ лают резьбу, на которую навертывают колпачок (11). Резьбу стачивают заподлицо с гладкой поверхностью шпинделя и на него надевают пружину (9) с максималь­ ным натяжением (при закрытом клапане), равном 10— 15 кг. Когда клапан полностью открыт, натяжение пру­ жины должно быть в пределах 0—3 кг (особой точности в расчете пружины не требуется). В золотнике клапана просверливают четыре отверстия Ф 4 мм, чтобы дать возможность притоку небольшого количества пара в ка­

рого развальцовывают И припаивают чистым оловом. За­ тем приваривают автогеном донышко стакана. Приварка

45

должна быть выполнена так, чтобы сильфон не постра­ дал от сильного нагрева. Для этого в сильфон вставляют

палочку со шнурком и донышко его отжимают от до­ нышка стакана на расстояние 12—15 мм. Последний по­ гружают в воду так, чтобы его верх выступал только на

154

Рис. 21. Регулятор прямого действия РПД-С: 1—корпус; 2—золотник; 3—шпиндель; 4—проволока; 5—прокладка; 6—фланец; 7—прокладка; 8—цилиндр стакана; 9—пружина; 10— сильфон; И—колпачок; 12—штифт; 13—донце стакана; 14—тонкая

трубка; 15—толстая трубка.

1—2 см над поверхностью жидкости. В таком положе­ нии производят сварку. Вода предохраняет стакан от чрезмерного перекала, и сильфон не портится.

Все операции по припайке сильфона, сварке стакана

46

3

Рис. 22. Контрольный конденсатор-1 II с регу­ лятором прямого деист*

вия РПД-С:

1 — патрубок; 2 — ящик,

3—РПД-С; 4—фронтовой лист; 5—прокладка; 6^ змеевик; 7 — накладка прижимная.

47

и медных труоок следует выполнять весьма тщательно, чтобы обеспечить абсолютную герметичность.

После этого клапан заряжают метиловым спиртом,

Как уже указывалось выше, торцы трубки (15) зава­ ривают. В одном из них, противоположном трубке (14), просверливают отверстие Ф 1 мм, через которое при по­ мощи шприца вводят спирт. Необходимо, чтобы весь спирт по трубкам стек во внутреннюю полость стакана. Во избежание задержки его в тонкой трубке (образова­

ния пробки) нужно несколько раз пальцами оттянуть сильфон, что окажет всасывающее действие и весь спирт

сольется в стакан. После этого стакан погружают в сосуд с водой (66—68°) так, чтобы из нее выступал толь­ ко кончик толстой трубки, а затем воздух из внутренних полостей регулятора выгоняют так же, как из РПД-С-П.

Стакан присоединяют к корпусу регулятора на бол­

тах, ставя прокладку из теплостойкой резины. Благода­ ря своей упругости прокладка хорошо обжимает все не­ ровности припайки сильфона и обеспечивает герметич­ ность.

РПД-С устанавливают на контрольном конденсаторе так, как показано на рис. 22. Принцип его работы совер­ шенно такой же, как и у РПД-С-П.

Автоматический программный регулятор нагрева камеры

Выше мы описали устройство, автоматически регу­ лирующее подачу пара в верхние трубы камеры для под­ держания в ней изотермического режима.

Более сложно решается вопрос автоматического ре­ гулирования подачи пара в нижние трубы, которое долж­ но обеспечить подъем температуры в камере до 95° по определенной кривой в течение заданного времени (на­ пример, 3 часа).

Такая установка была разработана в 1958—1959 гг. и успешно действует на Стройкомбинате № 1 в г. Ро­ стове-на-Дону .*

48