книги / Отопление и вентиляция. Отопление-1

При установке воздуховыпускных кранов в радиаторных проб­ ках подводки горячей воды к нагревательным приборам следует присоединять к нижней радиаторной пробке. Объясняется это тем, что в случае присоединения подводок по обычной схеме (горячая подводка сверху, обратная снизу) при малейшем понижении воды в системе и в радиаторах верхних этажей в них прекращается циркуляция воды и они перестают работать.

Рис. IV.30. Устройство для спуска воздуха из приборов:

а — кран системы Маевского; б — шуруп, применяемый взамен воздуховыпускного крана

Следует отметить, что воздуховыпускные краны, установленные на приборах, обслуживаются вручную, что в эксплуатационном отношении менее удобно, чем устройство для удаления воздуха через специальную воздушную линию.

Воздушные линии во избежание замерзания нельзя проклады­ вать на чердаках.

ГЛАВА V

ПАРОВЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

§ 23. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ-ПАРА

Если при сохранении давления постоянным сообщать жидкости теплоту, то, как показывает опыт, ее температура повышается толь­ ко до известного предела: до температуры кипения, соответствую­ щей данному давлению.

При дальнейшем подводе тепла жидкость кипит и постепенно переходит'В пар. Если при этом давление постоянно, то у всех жид­ костей наблюдается характерное явление — температура смеси жидкости и пара остается неизменной и равной температуре кипе­ ния до той поры, пока вся жидкость не перейдет в пар.

Когда частицы жидкости взвешены в паре, т. е. распределены в нем более или менее равномерно, то смесь называют влажным насыщенным паром. Но 1 кг воды имеет значительно меньшее теп­ лосодержание, чем 1 кг пара, полученного из нее, несмотря на то, что оба находятся под одним и тем же давлением при одинаковой температуре.

Действие системы состоит в следующем. Вода, которой заполнен генератор тепла — котел до известного уровня, подогревается. Пос­ ле нагревания воды выше 100° С образуется пар, который начинает перемещаться по трубопроводам в нагревательный прибор. Охлаж­ даясь при соприкосновении со стенками нагревательного прибора, пар конденсируется. При этом в основном скрытая теплота парооб­ разования через стенки прибора передается отапливаемому поме­ щению. Образовавшийся кон­ денсат возвращается из прибо­ ра самотеком по трубопрово­ дам (конденсатопроводам) в котел для повторного превра­ щения в пар.

Так кай до -пуска системы нагревательный прибор и тру­ бопроводы заполнены возду­ хом, пар может поступить в прибор только -после предва­ рительного вытеснения возду­ ха, как более тяжелой среды. Воздух удаляется из системы, перемещаясь по пути следова­ ния пара до нагревательного прибора и далее по конденсатопроводу, перемещаясь па­ раллельно с конденсатом. Та­ ким образом, сечение конден- сатоп-ровода должно быть до­

статочным для перемещения конденсата и воздуха. Конденсатопровод, в котором перемещаются конденсат и воздух,

называют условно сухим. Сухой конденсатопровод, прокладывае­ мый с уклоном /= 0,005 для самотечного перемещения конденсата, переходит в вертикальную трубу, занимая полное сечение которой, конденсат возвращается в котел. В точке а, соединяющей горизон­ тальную трубу с вертикальной, воздух через воздушную трубку удаляется в помещение котельной.

Таким образом, паровая система отопления отличается от во­ дяной тем,в что в паровой системе отсутствует расширительный сосуд; воздух удаляется из системы не через верхнюю точку ее, а внизу (в подвале, в помещении котельной), перед местом попадания конденсата в котел, через специально устраиваемую воздушную трубку.

Трубопроводы в паровой системе разделяются на паропроводы, идущие до нагревательного прибора, и конденсатопроводы — от нагревательного прибора до генератора тепла.

Перемещение теплоносителя пара происходит вследствие разно­ сти давлений пара в котле и перед нагревательным прибором.

Паровая система отопления должна быть рассчитана так, чтобы пар, поступивший в нагревательный прибор, полностью сконденси­

ровался. Регулирование поступления пара в прибор, в случае необ­ ходимости, производится вентилем, устанавливаемым на горячей подводке к нагревательному прибору.

Контроль за подачей пара к нагревательному прибору можно осуществить установкой на конденсатопроводе за прибором трой­ ника с пробкой (см. рис. V.1). Вывертывая пробку, можно устано­ вить регулировкой вентилем на пароподводящей трубе такой ре­

робка (сильфон) заполнена спиртом. При температуре пара короб­ ка растягивается, и прикрепленный к ней конусный золотник закры­ вает отверстие для прохода пара. При омывании воздухом или кон­ денсатом, температура которого ниже температуры пара, коробка не растягивается и отверстие остается открытьим.

Давление пара в генераторе тепла слагается из потерь давления на преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводе ü(R l+ Z ) и в нагревательном приборе, перед вентилем которого обеспечивается определенное расчетное давление.

Обычно давление пара в генераторе тепла назначают в зависи­ мости от протяженности системы — расстояния от генератора тепла до наиболее удаленного вертикального стояка. По данным практи­ ки, при протяженности системы до 100 м давление принимают до 0,1 кг/см2, до 200 м — до 0,2 кг/см2, до 300 м — до 0,3 кг,/см2.

Величина расчетного давления пара в котле определяется раз­ ностью уровней воды в вертикальном участке конденсатопровода (мокрый конденсатопровод) и в генераторе тепла.

Столб воды высотой’ h должен уравновешивать давление пара в котле. Высота соответствует давлению пара в котле, выраженно­ му в метрах водяною столба.

С достаточной точностью можно считать, что давление в 1 кг/см2, равное 1 ат, уравновешивается столбом воды высотой 10 м. В на­ шем случае более точно величину h можно определить по формуле

h —ply, где р — давление пара в котле; у — объемная масса кон­ денсата.

При расчетном давлении в котле 0,1 кг/см2 уровень воды в вер­ тикальном участке конденсатопровода будет на 1 м выше уровня воды в генераторе или h= 1 м; при давлении 0,2 кг/ом2 Л = 2 м.

Расстояние h\ (см. рис. V.1) в целях предохранения воздушной трубки от заливания (при повышении давления в котле против рас­ четного) принимают равным на 250—300 мм выше уровня воды в конденсатопроводе.

в котел.

Описываемая схема выгодно отличается от других рассматри­ ваемых ниже тем, что пар поступает в нагревательные приборы по стоякам сверху вниз, при этом конденсат, образующийся в стоякахпаропроводах, стекает по стенкам труб вниз в одном направлении с движением пара. Исключение составляет только главный стояк, в котором конденсат, образующийся при движении пара (за счет тепловых потерь трубопроводами), стекает навстречу пару. Попут­ ное движение пара и конденсата являются целесообразным, по­ скольку при таком движении двух сред не нарушается режим дви­ жения пара и конденсата — отсутствуют толчки, гидравлические удары, характерные при противоточном направлении движения па­ ра и конденсата в одной трубе.

Подающую магистраль прокладывают с уклоном в сторону дви­ жения пара, а конденсационную линию — с уклоном в сторону котла.

Паровая система отопления низкого давления с нижней развод­ кой и самотечным возвратом конденсата. Такая система (рис. V.4) отличается от системы с верхней разводкой положением магист-

ралыюго паропровода и устройством отвода (осушки) конденсата из паропровода U-образной петлей.

На рис. V.4 показан гидравлический затвор-водоотводчик. На нижней части петли устанавливают тройник с пробкой, необходи­ мой для прочистки петли, а также спуска воды из нее при дли­ тельном прекращении работы системы во избежание замерзания боды в петле. Высота U-образного гидравлического затвора опреде­ ляется величиной Н (рис. V.4) :

H = N l+ H3„1,

где H1 — высота столба воды, уравновешивающего давление пара

в месте присоединения гидравлического затвора; # аап — запас, учи­ тывающий колебание давления пара в трубопроводе, уравновеши­ ваемый столбом воды высотой 0,2—0,25 м.

Рис. V.4. Схема паровой системы отопления с нижней разводкой и

самотечным возвратом конденсата:

а — гидравлический затвор-водоотводчик

Высоту H1 определяют по формуле

Ч \ = Рг1ч.<

где р'т — давление пара в трубе в месте присоединения гидравли­

ческого затвора, кг/м2; ув — объемная масса воды, уравновешиваю­ щая давление пара в месте присоединения затвора, кг/м3.

По сравнению с описанной ранее системой с верхней разводкой в системе с нижней разводкой пар поступает в нагревательные приборы по восходящим стоякам, при этом образующийся конден­ сат стекает навстречу движению пара. Вследствие этого скорость движения пара по стоякам должна быть меньше скорости переме­ щения его в стояках системы с верхней разводкой. При больших скоростях движения пара последний, поднимаясь вверх, способен

где Hi — высота столба воды, уравновешивающая давление пара в котле, м; Язап — запас высоты столба воды, учитывающий колеба­ ние давления пара в котле, уравновешиваемый столбом воды высо­ той 0,25 м.

Величину Hi для данной системы определяют по аналогичной формуле

H i = p h B,

где р — давление пара в котле, кг/м2; ув — объемная масса столба

женности в связи с увеличением расчетного давления пара в котле требуется соответственно еще больше углубить котельную.

Если заглубить котельную затруднительно (обычно при давле­ нии выше 0,2 кг/см2), применяют паровую систему отопления низ­ кого давления с перекачкой конденсата при помощи насоса. В этой системе нагревательные приборы можно устанавливать ниже котла.

В паровой системе отопления с перекачкой конденсата развод­ ка паропроводов может быть любой — верхней, нижней, средней. Конденсат из системы отопления поступает в конденсационный бак, откуда с помощью центробежного питательного насоса пере­ качивается в котел (рис. V.7).

Питательный насос рекомендуется устанавливать ниже дна кон­ денсационного бака для того, чтобы насос находился под заливом. Необходимость такой установки насоса объясняется тем, что высо­ та всасывания насоса зависит от температуры перекачиваемой во­ ды: с повышением температуры воды эта высота резко снижается. Следует иметь также в виду, что при создаваемом во всасывающей

трубе насоса вакууме, при .котором ‘понижается температура кипе­ ния воды, горячая вода быстрее холодной перейдет в 'парообразное состояние. Переход воды в парообразное состояние резко снизит (если -не сведет к нулю) производительность насоса. Установка на­ соса «под залив», т. е. под давлением столба воды, устраняет .воз­ можность описанного явления.

В паровой системе с перекачкой конденсата воздух удаляется по конденсационной магистрали и выходит в атмосферу через кон­ денсационный бак. В закрытом баке для этой цели устраивается специальная воздушная труба. Во избежание выхода пара в атмо­ сферу через конденсационную магистраль в конце этого трубопро­ вода, у бака, устанавливают конденсационный горшок.

§ 25. ПАРОВЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Паровыми системами отопления высокого давления называют системы с давлением пара от 0,7 до 3 кг/см2.

Верхний предел давления пара лимитируется в основном меха­ нической прочностью нагревательных приборов.

Количество тепла, получаемого нагревательным прибором, рав­ няется

теплота парообразования (540 ккал/кг); св— теплоемкость воды;

При охлаждении перегретого пара до состояния насыщения теп­ ла выделяется меньше по сравнению со скрытой теплотой парооб­ разования. Кроме того, коэффициент теплоперехода перегретого пара а — невелик, он равен 200—300 ккал/м2 • ч-град (перегретый пар обладает свойствами газов), тогда как насыщенный пар имеет а=10 000 ккал/м2-ч • град. Поэтому перегретый пар в качестве теп­ лоотдающей среды применять нецелесообразно — увеличивается поверхность нагревательных приборов.

Паровые системы отопления высокого давления, как правило, получают пар от отопительно-производственных котельных. Такие системы отопления применяют с верхней, нижней и средней развод­ ками пара; тупиковые и с попутным движением конденсата.

На рис. V.8 показана паровая система отопления высокого давления с верхней разводкой пара — тупиковая. Пар давлением выше 3 кг/см2 подается из заводской котельной по паропроводу 1 в парораспределительную гребенку, от которой по ответвлению 2 он поступает на технологические нужды.

В системах отопления давление пара снижают при помощи ре­ дукционного клапана РК; пар поступает в парораспределительную гребенку с давлением не выше 3 кг/см2. На гребенке установлен предохранительный клапан ПК, гарантирующий давление в сети не

выше заданного. Если редукционный клапан не снизит давление пара до 3 кг/см2, предохранительный клапан откроется для выпуска пара в атмосферу.

От парораспределительной гребенки пар по паропроводу посту­ пает к стоякам и далее к нагревательным приборам. В последних пар конденсируется, отдавая скрытую теплоту парообразования. Конденсат по конденсатопроводам поступает в котельную.

В паровых системах высокого давления температура конденса­ та практически равняется температуре пара, находящегося в при­ боре, т. е. .выше 100° С. Поэтому конденсат в отличие от паровых систем низкого давления удаляется не самотеком, а давлением пара.

Рис. V.8. Схема паровой системы отопления высокого давления с верх­ ней разводкой пара — тупиковая:

В отличие от системы низкого давления в данном случае на под­ водках к нагревательным приборам (паровой и конденсационной) устанавливают вентили на обеих подводках. При выключении на­ гревательного прибора следует закрыть оба вентиля.

На конденсационной магистрали на группу стояков устанавли­ вают конденсатобтводчик. Конденсат из парораспределительных гребенок удаляется аналогично. При пуске системы высокого дав­ ления воздух под давлением пара вытесняется из системы через конденсатопроводы и обходные линии у конденсатоотводчиков.

Для компенсации температурных удлинений паропроводов и конденсационной магистрали устанавливают компенсаторы в соот­ ветствующих местах системы между неподвижными опорами.

Чтобы обеспечить более надежную работу всех нагревательных приборов паровой системы отопления высокого давления, целесо­ образно устраивать попутную разводку магистральных конденсатопроводов (рис. V.9). Аналогично насосной системе водяного ото­ пления с попутным движением воды в паровой системе отопления