Достоинства водяных систем теплоснабжения:

• больший срок службы, чем у паровых систем;

• возможность центрального регулирования отпуска тепла;

• наличие аккумулирующей способности воды;

• возможность быстрого определения неплотностей;

• малые потери энергетического потенциала (1ºС на 1 км длины);

• обеспечение у потребителей хороших санитарно- гигиенических условий;

• бесшумность действия.

Недостатки:

• большой расход электроэнергии на перекачку воды;

• при неплотностях - утечки теплоносителя в 20-40 раз больше ;

• жесткая гидравлическая связь между всеми точками системы, что сопряжено с опасностью превышения допустимых давлений в концевых и пониженных точках ;

• опасность размораживания;

• большая масса;

• тепловая инерционность.

Пар и его свойства.

Испарение воды в природе происходит всегда, при любой температуре, с поверхности воды, называемой «зеркалом испарения». Испарившаяся вода находится в воздухе в виде пара.

Кипение это процесс образования пара внутри объема жидкости ( быстро растущие пузырьки пара образуются на поверхностях нагрева, к которым извне подводится тепло, проходят через весь объем кипящей жидкости и отделяются от воды с зеркала испарения).

Пар обладает свойствами газа – расширяется, сжимается, равномерно давит на стенки сосуда в котором он находится.

- бывает влажным насыщенным, сухим насыщенным и перегретым;

- при превращении воды в пар, вода увеличивается в объеме.

Так при атмосферном давлении вода увеличивается в объеме в 1700 – 1800 раз,

при Ризб=1 атм и tкип=119,6°С в 1050 раз, при Ризб = 4 атм и tкип = 151,1°С – в 300 раз, при Ризб =9 кГ/см² и tкип =179°С – в 175 раз, при Ризб=10 кгс/см² и tкип = 183,2°С - в 160 раз.

- пар имеет высокое теплосодержание: 1 кг пара содержит внутри себя тепла @ 640 ккал.

[чтобы нагреть 1 кг воды до кипения при атмосферном давлении –100 ккал + 540 ккал – скрытая теплота парообразования];

- теплосодержание пара очень незначительно изменяется в зависимости от давления при котором происходит кипение, а значит и от температуры кипения (насыщения);

- отдавая тепло - пар будет конденсироваться и уменьшаться в объеме; образовавшийся конденсат будет иметь такую же температуру, как и пар;

- температура влажного насыщенного пара зависит от давления. Чем выше Р, тем выше t кип.;

- пар можно перегревать.

[Перегретый пар отдавая тепло долго будет оставаться сухим - до тех пор, пока его температура не снизится до температуры насыщения для данного давления.]

Влажный насыщенный пар – это пар имеющий одинаковую температуру и давление с кипящей водой из которой он образуется и содержащий внутри себя капельки влаги. Он контактирует с зеркалом испарения. [ пар который контактирует с кипящей водой невозможно сделать полностью сухим, можно только снизить влагосодержание путем установки сепараторов].

Сухой насыщенный пар – это пар имеющий такие же параметры, как и влажный насыщенный, но без капелек влаги. Такой пар можно получить из влажного насыщенного пропустив его через специальные теплообменные устройства ( сухопарник, пароперегреватель), где подаваемое дополнительно тепло испарит всю имеющуюся в паре влагу. Сухой насыщенный пар является переходной фазой к перегретому пару.

Перегретый пар - это пар имеющий температуру выше, чем температура кипения воды при том же давлении. Он получается из сухого насыщенного пара при дальнейшем нагреве.

Достоинства и недостатки паровых систем теплоснабжения.

Достоинства:

1. имеет большую универсальность, заключающуюся в возможности удовлетворения всех видов теплопотребления ( включая технологический процесс, отопление и др.);

2. меньший расход электроэнергии на перемещение теплоносителя, чем при водяной системе;

3. незначительность создаваемого гидростатического давления вследствие малого удельного веса пара ( пар легче воздуха, при t = 100°С плотность пара ρ=0,6 кг/м³);

4. возможность быстрого нагрева зданий, интенсивная теплоотдача;

5. возможность продолжительной работы при незначительных повреждениях;

Недостатки:

1. меньший срок службы;

2. быстрое остывание системы отопления при прекращении подачи пара;

3. потребность в дренажах, конденсатоотводчиках, сложность обслуживания;

4. шум, удары вследствие попутной конденсации пара;

5. большие потери энергетического потенциала при транспортировании : 1 –1,5 атм на 1 км;

6. нет возможности центрального регулирования отпуска тепла на отопление;

7. выгорание краски, пыли, ухудшение санитарно-гигиенических условий, возможность ожогов, пересушивание воздуха.

Тепловой баланс.

Тепловым балансом котельного агрегата называется взаимосвязь между приходом и расходом тепла.

Приход тепла за час можно определить произведением часового расхода топлива на его низшую теплоту сгорания: Qприх. = В · Qн ккал/час.

Расход тепла идет на полезные нужды и на потери - с дымовыми газами, от химического недожога, от физического недожога, в окружающую среду и с теплом шлака.

Qприх. = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6

Qприх.= Qпол.+Qдым.г.+Qх.нед+Qф.нед+Qокр.ср+Qшл.

Q1 = Qпол. – положительно использованное тепло.

Для паровых котлов в целом определяется по формуле - Qпол. = Д ( i пара – i пит.воды);

где : Д – выработка пара, кг/час или кг/сек; i пара – энтальпия насыщенного пара, ккал;

и i пит.воды – энтальпия (теплосодержание) питательной воды [i = t·с, где t –температура питательной воды, а с – теплоемкость воды = 1ккал/кг·град ].

Q2 = Qдым.г. – потери тепла с дымовыми газами. Они неизбежны (15-20%), но можно их снизить забрав у дымовых газов как можно больше тепла и передав его на полезные нужды.

Чтобы забрать больше тепла у дымовых газов – можно увеличить площадь поверхности нагрева, удлинить путь дымовых газов (перегородки), увеличить время контакта дымовых газов с трубами котла ( оптимизировав скорость протекания, установив перегородки), установить хвостовые поверхности нагрева ( экономайзеры, воздухоподогреватели, пароперегреватели).

Кроме того, чтобы не ухудшить теплопередачу к воде, нельзя допускать загрязнения труб как снаружи ( сажей, золой), так и внутри ( накипь).

Чтобы не снизить t пламени и дымовых газов в рабочем пространстве, ( а значит чтобы не уменьшить теплоперепад между греющей и нагреваемой средой), - нельзя допускать работу агрегата с излишне высоким коэффициентом избытка воздуха, нельзя допускать присосы воздуха через всевозможные неплотности (гляделки, лазы и т.п.).

Необходимо работать строго по режимной карте.

Q3 = Qх.нед. – потери тепла от химического недожога. Чтобы их уменьшить необходимо выполнить все условия полного сгорания топлива.

Q4 = Qф.нед. – потери от физического недожога. Они бывают при работе на твердом топливе из-за провалы через колосники, потери при транспортировке, загрузке топлива и т.п.

Q5 = Qокр.ср. – потери тепла в окружающую среду через кладку или теплоизоляцию топки и плохо заизолированные поверхности перепускных трубопроводов, арматуры в пределах котла. Они составляют 4-5%. Уменьшить их можно, тщательной теплоизоляцией, но полностью устранить невозможно.Q6 = Qшл. – потери с теплом шлака. Бывают при работе на твердом топливе.

Коэффициентом полезного действия (кпд) котла называется отношение полезно использованного тепла ко всему затраченному. Qпол.

• = ¾¾ · 100%

Qприх.