Водотрубные котлы принцип работы

Обновлено: 19.05.2024

Что такое Котел? Различные типы котлов

В этой статье мы рассмотрим, что такое котел? Различные типы котлов (паровых). Котлы используются на электростанциях для выработки пара. Они имеют решающее значение для работы электростанции. Они в основном используются на электростанциях, где для выработки электроэнергии используются паровые турбины. Знание котла очень важно, если вы инженер-механик. Здесь вы можете бойлеры купить.

Содержание

Что такое котел?

Котел-это закрытый сосуд, который используется для преобразования воды в пар высокого давления. Образующийся таким образом пар высокого давления используется для выработки электроэнергии.

Принцип работы котла

Котел работает по тому же принципу, что и вода, нагреваемая в закрытом сосуде, и за счет нагрева вода превращается в пар. Этот пар обладает кинетической энергией высокого давления. В котле содержится вода. Вода нагревается до температуры кипения за счет использования тепла от печи. Благодаря нагреву воды она превращается в пар высокого давления. Образующийся пар пропускается через паровые турбины. Когда пар высокого давления попадает в турбину, он вращает турбину. К турбине присоединен генератор, который также начинает вращаться вместе с турбиной и вырабатывает электричество.

Различные типы котлов

Котлы можно классифицировать по-разному, но здесь я обсуждаю единственную важную основу классификации котлов.

В жаротрубном котле огонь или горячий газ присутствуют внутри труб, а вода окружает эти жаротрубки. Так как огонь находится внутри труб и, следовательно, он называется жаротрубным котлом. Тепло от горячих газов проходит через стенки трубы к воде.

Примерами жаротрубного котла являются: простой вертикальный котел, котел Кокрана, котел Ланкашира, котел Корниша, паровозный котел, шотландский морской котел и котел Velcon.

(ii). Водотрубный котел:

В водотрубных котлах вода присутствует внутри труб, и огонь или горячие газы окружают эти трубы для воды.

Примерами водотрубных котлов являются: котел Ла-Мон, котел Бенсона, котел Стирлинга, котел Бэбкока и Уилкокса, котел Ярроу и котел Леффлера.

В зависимости от количества трубок

В зависимости от количества труб котлы классифицируются как однотрубные и многотрубные котлы.

(i). Однотрубные котлы:

Котлы, которые содержат одну пожарную трубу или водяную трубу, называются однотрубными котлами.

Примерами однотрубных котлов являются котел Корниш и простой вертикальный котел.

(ii). Многотрубный котел:

Котлы, которые имеют две или более водяных или пожарных труб, называются многотрубными котлами.

Ланкаширский котел, Локомотивный котел, котел Кокрана, котлы Бэбкока и Уилкокса являются многотрубными котлами.

В зависимости от положения печи

В зависимости от положения печи паровые котлы классифицируются как котлы внутреннего сгорания и котлы внешнего сгорания.

(i). Котлы Внутреннего Сгорания:

Котлы, в которых топка расположена внутри корпуса котла, называются котлами внутреннего сгорания.

Среди всех жаротрубных котлов большинство котлов являются котлами внутреннего сгорания.

(ii). Котлы, Работающие На Внешнем Топливе:

В котлах, работающих на внешнем топливе, печь расположена за пределами корпуса котла. При этом печь расположена внизу в кирпичной рабочей обстановке.

Водотрубные котлы-это всегда котлы с внешним питанием.

В соответствии с осью оболочки

В соответствии с осью оболочки котлы подразделяются на вертикальные котлы и горизонтальные котлы.

(i). Вертикальные Котлы:

Котлы, в которых ось оболочки вертикальна, называются вертикальными котлами.

Примерами вертикальных котлов являются: простой вертикальный котел и котел Кокрана.

(ii). Горизонтальные Котлы:

Когда ось оболочки в котле находится по горизонтали, он называется горизонтальным котлом.

Котел Ланкашир, котел Бэбкока и Уилкокса и паровозные котлы являются примерами горизонтальных котлов.

В соответствии с Методами циркуляции воды и пара

В соответствии с методом циркуляции воды и пара паровые котлы подразделяются на котлы с естественной циркуляцией и котлы с принудительной циркуляцией.

(i). Котлы с Естественной Циркуляцией:

В котлах с естественной циркуляцией циркуляция воды происходит естественным образом за счет конвекционных потоков, возникающих во время нагрева воды.

В большинстве котлов существует естественная циркуляция воды, такая как котел Ланкашира, котел Кокрана и т. Д.

(ii). Котлы С Принудительной Циркуляцией:

В паровых котлах этого типа циркуляция воды происходит с помощью центробежного насоса, приводимого в действие некоторой внешней силой. Здесь циркуляция осуществляется под давлением какой-то внешней организации.

Принудительная циркуляция используется в котлах высокого давления.

В соответствии с использованием

В зависимости от использования котлы подразделяются на стационарные и мобильные котлы

(Пока оценок нет)
Вам также может быть интересно Дом и дача 0 36 Симметричные композиции из диванных групп, которые долгие годы были основой интерьера, ушли в прошлое. Дом и дача 0 234 Искусственные и натуральные газоны Газон – один из самых эффектных элементов ландшафтного дизайна и Дом и дача 0 222 Паркет является излюбленным покрытием миллионов людей по всему миру. Правильная полировка и гармонично покрытый Дом и дача 0 174 При выборе утеплителей одним из лидирующих материалов является минеральная вата, характеристики и свойства которой Дом и дача 0 444 Вещи будут ломаться, и вам предстоит их отремонтировать, чтобы продлить их жизнь. Именно здесь поставляется Дом и дача 0 390 Реле-это коммутационное устройство с электрическим управлением. Он состоит из электромагнита и набора контактов, которые размыкаются Добавить комментарий Отменить ответ Популярное Новые темы

Что такое Котел? Различные типы котлов
Яркая мягкая мебель в интерьере
Чем искусственный газон отличается от натурального?
Шлифовка паркета: подробное описание процесса

© 2021 Ремонт квартиры своими руками. Информационный портал о строительстве и ремонте Мы используем файлы cookie. Прежде чем продолжить работать с нашим сайтом ознакомьтесь сполитикой конфиденциальностиОК Мы используем файлы cookie

Privacy Overview

1. Определения и термины

1.2. Общедоступная информация - к общедоступной информации относятся общеизвестные сведения и иная информация, доступ к которой не ограничен.

1.4. Персональные данные — информация, относящаяся к определенному Пользователю, согласно Федеральному закону РФ «О персональных данных».

2.1. В рамках настоящей Политики под «персональной информацией пользователя» понимаются:

2.1.1. Персональная информация, которую пользователь предоставляет о себе самостоятельно при оставлении заявки, совершении покупки, регистрации (создании учётной записи) или в ином процессе использования сайта.

3. Условия обработки персональной информации пользователя и её передачи третьим лицам

3.2. В отношении персональной информации пользователя сохраняется её конфиденциальность, кроме случаев добровольного предоставления пользователем информации о себе для общего доступа неограниченному кругу лиц.

3.3.1. Пользователь выразил своё согласие на такие действия, путём согласия выразившегося в предоставлении таких данных;

3.3.3. Передача предусмотрена российским или иным применимым законодательством в рамках установленной законодательством процедуры;

4. Изменение Политики конфиденциальности. Применимое законодательство.

Necessary Always Enabled

Водотрубный котел: устройство, принцип работы в промышленной энергетике

Котельное водогрейное оборудование широко распространено в промышленности, где ценится высокая производительность генераторных установок. Такие агрегаты в основном применяют для технологических операций – например, для выработки пара за счет испарения воды. Но не исключается и возможность бытовой эксплуатации, если нужно организовать ГВС на несколько крупных потребителей. В числе наиболее оптимизированных парогенераторных конструкций можно отметить водотрубную. Котел такого типа не уступает многим аналогам по объемам выпуска за единицу времени, но его устройство обуславливает множество ограничений по эксплуатации в тесных условиях.

Устройство агрегата

Наиболее распространена конструкция с двумя барабанами (коллекторами) в основе. Это металлические резервуары, которые соединяются между собой трубами разных диаметров. Также обязательным компонентом является камера сгорания или топка, генерирующая тепловую энергию. К остальным элементам конструкции относятся:

Большинство элементов конструкции водотрубного котла изготавливается из жаростойкого стального сплава. Встречаются и чугунные модели, но их можно использовать, если условия эксплуатации допускают установку тяжеловесных агрегатов. Трубчатые и фурнитурные элементы частично могут выполняться и на основе огнестойкой керамики, которая практичнее металла. Окно топки и ряд других зон возможного наблюдения изготавливают из жаростойкого стекла, прошедшего закалку.

Вспомогательные элементы конструкции

Опционально в состав котла могут входить и дополнительные устройства, расширяющие возможности и удобство применения оборудования. В их числе можно отметить следующие приспособления:

Пароперегреватель. Предназначен для наращивания температуры пара до 100 °C и выше. Сама по себе конструкция водотрубных агрегатов не ставит целью доведение температурного режима пара до определенных величин. Как правило, целевой точкой работы является именно эффект испарения. В свою очередь, конвекционные пароперегреватели в зависимости от модели способны доводить температуру выходной смеси до 500 °C, что может потребоваться в некоторых технологических операциях на производствах.
Влагоотделитель. Тоже средство для подготовки пара, которое делает его сухим, выводя излишнюю влагу.
Паровой аккумулятор. Если водотрубный котел не справляется с нагрузками или, напротив, в минимальных объемах заполняет паровую камеру, сбалансировать рабочий режим поможет данное устройство. Аккумулятор отбирает или нагнетает паровые потоки в систему, когда это необходимо.
Устройство для водоподготовки. Вода, как источник генерации, тоже нуждается в соответствующей обработке. Например, специальная система фильтров понижает объем растворенного кислорода, удаляет соли и нежелательные химические реагенты.
Сегодня все реже обходится без автоматических средств управления, но они же поставляются в базовой комплектации с оборудованием. Можно лишь приобрести расширенный комплект контрольно-измерительных приборов, которые позволят комплексно отслеживать параметры давления, температуры, влажности и т. д.

Принцип действия

В исходном положении два барабана заполняются водой – один полностью (водяной), а второй (паровой) наполовину. Во втором коллекторе внутри предусматривается разделительная мембрана, отделяющая воду от пара. Данная граница называется зеркалом испарения. Рабочий процесс начинается с момента разгорания топки, которая сопряжена с теплообменником в виде трубчатой системы с циркулирующей водой. Горячая вода поступает в первый барабан, поддерживая в нем достаточный объем.

Параллельно начинается процесс испарения жидкости в паровом коллекторе водотрубного котла. Принцип работы агрегата основывается на конвективном теплообмене, который может выполняться в естественном безостановочном режиме. Холодная вода из системы центрального водоснабжения проходит базовый уровень фильтрации, затем поступает в теплообменную систему и направляется в барабан нагрева. Далее в зависимости от темпов испарения жидкость постепенно восполняет уровень наполнения парового коллектора. Пар, в свою очередь, или выпускается через дымоход, или же поступает в технологическую зону дальнейшего применения.

Отличия от жаротрубного котла

Разница между этими агрегатами заключается в конфигурации размещения камеры сгорания или в принципе источника тепловой энергии относительно теплообменника и емкости с водой. Во-первых, совсем не обязательна генерация пара. Жаротрубный котел в основном работает на обогрев водой, обеспечивая функцию системы ГВС. Во-вторых, у таких котлов топка размещается в центре конструкции, а емкости с контурами циркуляции воды носят прикладной характер. Они соприкасаются с теплообменником на внешней поверхности конструкции.

Но не только этим отличаются жаротрубные и водотрубные котлы. Разница проходит и по средствам регуляции теплообменного процесса. В конструкции водотрубного агрегата предусматривается экономайзер, благодаря которому изначально холодная вода подвергается предварительному нагреву. Соответственно, дальнейшие реакции теплообмена проходят интенсивнее и с меньшим объемом энергозатрат. С другой стороны, к преимуществам жаротрубного оборудования относят конструкционную простоту и минимальный объем обслуживающих мероприятий при эксплуатации.

Отличия от газотрубного оборудования

В водотрубных агрегатах непосредственным транслятором тепловой энергии выступает горячая вода, наполняющая циркуляционные трубы теплообменника. Получается эффективный и безопасный генератор, который способствует выработке пара. Что касается газотрубных котлов, то техническое исполнение даже внешне может отчасти соответствовать водотрубным конструкциям. Разница заключается лишь в том, что носителем тепловой энергии будут выступать отработавшие в камере сгорания газы. Как это влияет на эксплуатационный процесс? Если принцип работы водотрубного котла допускает полный расход продуктов выработки без остатков до момента испарения и дальнейшего использования пара, то газотрубный котел уже в системе теплообменника должен будет выпускать рабочую газовую среду. Причем для этого предусматриваются толстые патрубки для обеспечения безопасности процесса.

Разновидности водотрубного котла

Основным классификационным признаком является расположение коллекторов. Традиционно конструкции оснащаются горизонтальными барабанами, которые удобно подключать к циркулирующим водоснабжающим контурам. Два коллектора устанавливаются на платформе параллельно, а между ними может размещаться топка с отводными каналами. Если же в техническом помещении недостаточно места, то используются вертикальные водотрубные котлы на специальной коммуникационной подложке. Барабаны цилиндрической формы устремляются вверх, а снизу подводится рабочая жидкость с разными показателями температур. Технологический пар выводится в верхней части.

Судовой водотрубный котел

Конструкция таких агрегатов оптимально подходит для использования в составе морского транспорта. Но и в этом случае используются особые модификации котлов – радиационные. Их отличительной чертой является применение радиационной тепловой энергии, которая так же выделяется в процессе сгорания топлива (обычно дизеля). Обязательное конструкционное условие – верхнее расположение форсунок топки. Еще одной особенностью устройства водотрубного котла для морских судов является совмещение с паротурбинными установками, обеспечивающими промежуточный подогрев пара.

Техническое обслуживание оборудования

Коммуникационная инфраструктура с элементами обвязки достаточно сложна у водотрубных агрегатов, что обуславливает обширный перечень технических мероприятий при диагностике и ремонте. Обслуживающий персонал должен периодически проверять состояние труб на герметичность, производить дефектоскопию функциональных узлов и автоматических средств контроля, а также поддерживать надежность соединений с крепежными элементами. Особое внимание уделяется обвязке теплообменника и коллекторов – малейшие перепады в давлении могут повредить конструкцию, что создаст условия для разгерметизации контура.

Плюсы конструкции

Самое главное достоинство таких котлов в общем семействе паровых агрегатов – это безопасность. Поддерживая оптимальный температурный баланс, можно рассчитывать на долгосрочную эксплуатацию оборудования без аварий и повреждений рабочих органов. Отмечаются и широкие регуляционные возможности водотрубного кота, что подтверждается интеграцией экономайзера с автоматической запорной арматурой. Устройства срабатывают без участия оператора, опираясь на данные установленных алгоритмов термостата. Это дает возможность программировать работу системы на несколько дней вперед.

Минусы конструкции

Принцип работы таких котлов ориентирован на высокую производительность независимо от условий применения. В последнее время этот нюанс играет все большую роль на фоне оптимизации и рационализации производственных мощностей. Массивный корпус и многоуровневые коммуникационные развязки паровых водотрубных котлов заставляют искать альтернативные решения задач парогенерации. Впрочем, не исключается и концепция минимизации устройства данного котла. Но в этом случае будет утрачен высокий КПД, не говоря о возможностях работы в режиме когенерации с параллельным обеспечением работы ГВС. Иными словами, оборудование оптимально подходит для крупных производств, нуждающихся в больших объемах технологического пара, но едва ли пригодится для снабжения потребителей с низкими запросами к целевой энергии.

Заключение

Принципиальным отличием самой концепции водотрубных котлов является принадлежность к классу прямоточного оборудования. Такие установки имеют существенное преимущество перед автономными системами, которое заключается в возможности непрерывного процесса генерации. Даже на пиковом рабочем режиме водотрубные водогрейные котлы способны функционировать длительное время поддерживая то же качество выработки пара. Другое дело, что требования безопасности все же исключают длительные сеансы эксплуатации на высоких мощностях. Что касается автономности, то она применительно к таким котлам выражается в исключении необходимости энергообеспечения. Разумеется, запорная арматура будет нуждаться в питании хотя бы от аккумулятора, но сам процесс циркуляции воды и последующего испарения вполне обходится без электроэнергии.

Водотрубный котёл: конструкции и принцип работы

Водотрубный котёл общая характеристика

Преимущественные стороны водотрубного котла очевидны. По этой причине подобные типы котлов чаще других используются на тепловых электростанциях большой мощности.

Конструкция оборудования позволяет увеличить поверхность нагрева за счет использования большего количества водопроводных труб.

Конвекционный поток таких систем способствует ускорению движения воды в большей степени, чем этот эффект проявляется у жаротрубных сооружений.

Соответственно, коэффициент передачи тепла водотрубных котлов более высокий, что сопровождается не менее высоким значением эффективности этого вида котельного оборудования.

Исполнение конструкции позволяет плавно наращивать давление внутри водотрубного котла до значений, равных 150-160 кг/см 2 .

Выход пара на подобных сооружениях может достигать 500 кг/с. При этом доступно получить верхнюю границу температуры пара на выходе из водотрубного котла, равную 550ºС.

Классическое исполнение парового оборудования, работающего по принципу термосифона. Подобные системы часто встречаются в составе проектов котельных разного назначения

По габаритным размерам водотрубные котлы успешно конкурируют с дымогарным (жаротрубным) оборудованием.

Небольшие по габаритам водотрубные паровые котлы традиционно собраны как единое целое оборудование, помещённое внутрь прочного корпуса.

Но крупные котельные установки обычно изготавливаются секционными модулями, которые собираются в единый модуль непосредственно на месте установки системы.

Водотрубный паровой котёл – принцип работы

Упрощённым технологическим действием можно охарактеризовать принцип работы водотрубного котла. Для большей наглядности процесса логично составить общую схему оборудования этого типа.

Схема содержит всего две основных детали:

Верхний сосуд, именуемый паровым барабаном.
Нижний сосуд, именуемый грязевым барабаном.

Большая часть водотрубных паровых котлов работают по принципу естественной циркуляции воды (эффект термосифона). Картинка ниже помогает объяснить принцип действия:

Холодная питательная вода вводится внутрь паровой ёмкости ( 2 ), разделённой перегородкой. Поскольку холодная жидкость имеет высокую плотность по отношению к нагретой жидкости, питательная вода опускается через «сливной стакан» ( 3 ) в область нижнего («грязевого») сосуда ( 4 ).

Этим холодным потоком, более теплая вода с меньшей плотностью, вытесняется в область фронтальных (передних) труб ( 5 ) водотрубного котла.

За счёт нагрева в передних трубах образуются пузырьки пара. Пузырьковая масса естественным образом отделяется от воды и скапливаются под сводом верхнего сосуда ( 6 ).

Между тем, по мере увеличения давления внутри водотрубного котла, разница плотности воды и насыщенного пара снижается. Следовательно, уменьшается скорость циркуляции.

Поэтому для поддержания стабильного уровня выхода пара, при условии более высоких расчетных давлений, расстояние между нижним и верхним сосудами увеличивают. Либо в схему вводятся средства принудительной циркуляции (циркуляционный насос).

Секции водотрубных котлов

Конструктивно такой источник видится модулем, где генерируется пламя горелки или нескольких горелок. При этом пламя непосредственно не контактирует с трубами водотрубного котла, так как прямой контакт грозит серьезной эрозией и повреждением трубного металла.

Предназначение конвекционной секции – поглощение водой тепла горячих газов путем поточного проведения и эффекта конвекции. Большие по размерам котлы могут иметь несколько трубных модулей (подвесок), включенных последовательно.

Таким способом извлекают максимум энергии горячих газов. Согласно расчётам, эффективность использования тепла горелок (печей) достигает 90% в большинстве случаев применения.

Альтернативные схемы водотрубных котлов

Базовым элементом любой рассматриваемой конструкции бойлера считается барабан продольного размещения, действующий по принципу термосифона.

Схема с продольно размещённым барабаном

Холодная питательная вода подается в барабан ( 4 ), размещённый в продольном направлении относительно источника тепла. Более холодная вода собирается в нижней области ( 7 ) циркуляционного трубного коллектора, расположенного под наклоном.

По мере того, как температура воды в трубах коллектора увеличивается за счёт нагрева от источника тепла, плотность жидкости уменьшается. Уменьшение плотности приводит к эффекту циркуляции.

Парожидкостная смесь устремляется к верхней части коллектора и далее поступает в барабан с противоположной стороны( 2 ). Внутри барабана пузырьки пара отделяются от воды и собираются под сводом сосуда ( 1 ), откуда пар выбирается через задвижку ( 3 ).

Водотрубный котёл с барабаном поперёк

Так называемый перекрестный барабан работает по тому же принципу, что и продольный барабан, за некоторым исключением. При такой схеме достигается более равномерная температура внутри области сосуда.

Однако имеется и высокий риск повреждения по причине нарушения циркуляции в условиях высоких нагрузок при производстве пара. Если верхние трубы остаются без жидкости, есть высокая вероятность их деформации и разрушения.

Энергетический котёл Стирлинга

Ещё одной разработкой водотрубного котла является энергетический котёл, использующий принцип Стирлинга.

Фактически здесь пять же действует принцип зависимости температуры и плотности воды. Правда, конструкция содержит четыре барабана, устроенных по следующей схеме.

Холодная питательная вода поступает в правый верхний барабан ( 4 ). За счёт большей плотности, питательная вода стекает в нижний барабан ( 2 ). Связь нижнего барабана и трёх верхних сосудов образована соединительными трубами.

Нагреваясь в нижнем сосуде и соединительных трубах, вода частично кипит с образованием пузырьков пара. Жидкостно-паровая смесь поднимаются по трубам к верхним сосудам ( 1 ), где происходит полное разделение жидкости и пара.

Водотрубный котёл Стирлинга позволяет использовать большую площадь поверхности теплообмена. Оборудование также отличается высокой способностью образования естественной циркуляции воды в процессе действия.

Преимущества и недостатки водотрубных конструкций

Из преимуществ можно отметить относительно небольшую потребность по массе питательной воды. Поэтому водотрубным котлам присущи свойства быстрой реакции на изменение нагрузки и ввода тепла.

Конструкции могут содержать множество горелок, установленных на любой стороне, что открывает варианты для организации горизонтального или вертикального обжига. Также контроль температуры допустимо организовать в различных частях системы.

Организация температурного контроля особенно важна, когда водотрубный котёл имеет встроенную систему перегрева пара. В этом случае появляется необходимость контролировать температуру перегретого пара с высокой точностью по времени.

По недостаткам рассмотренных котлов отмечаются сложности их изготовления в компактном виде. Возможность использования нескольких горелок в котле обеспечивает гибкость регулировки нагрева. Однако массовое применение горелок требует сложных систем управления.

Вспомогательные водотрубные котлы

Схема горизонтального водотрубного котла секционного типа показана на рис. 90, а.

Котлы секционного типа состоят из отдельных секций. В секцию входят передняя и задняя водяные камеры и соединяющие их водогрейные трубки. Между собой секции сообщены с помощью коротких патрубков через пароводяной коллектор и грязевик. В зависимости от паропроизводительности вспомогательный котел этого типа может иметь 6—12 секций. Для лучшей циркуляции воды водогрейные трубки имеют подъем до 30°. Водяные камеры имеют волнистую форму (см. рис. 90,б), что позволяет расположить водогрейные трубки в шахматном порядке для более эффективного омывания поверхности трубок газами. Против каждых четырех обычных водогрейных трубок диаметром 44 мм и против каждой циркуляционной трубки нижнего ряда и паросборной диаметром 100 мм верхнего ряда имеются лючковые затворы горловинки на передней и задней водяных камерах для возмож¬ности очистки, ремонта и замены трубок.

Грязевик, служащий для сбора шлама и других взвешенных частиц, закреплен неподвижно на топке котла. Задние водяные камеры опираются свободно на опорную плиту топки, что позволяет им перемещаться в случае теплового удлинения водогрейных трубок. Металлический каркас топки обмурован огнеупорным кирпичом изнутри.

Котел в процессе работы должен быть заполнен водой так, чтобы концы водогрейных труб, выходящие в пароводяной коллектор, были ниже уровня воды. При работе котла создается естественная циркуляция воды за счет того, что относительно холодная вода из пароводяного коллектора опускается в передние водяные камеры и по водогрейным трубкам поступает в виде пароводяной смеси в задние водяные камеры, а из них — по паросборным трубкам в коллектор.

Сухой насыщенный пар поступает из пароводяного коллектора к потребителям после подогрева в пароперегревателе (если он имеется). Котлы этого типа имеют паропроизводительность 2—3 т/ч, котельное давление 12—16 ати, к.п.д. 84—88%, удобны и надежны в эксплуатации. К недостаткам котлов следует отнести их относительно большой вес и высокую влажность пара.

К вертикальным водотрубным котлам относятся котлы, у которых подъем водогрейных трубок составляет 35—70°. На рис. 91 показана одна из разновидностей этого типа котлов. Котел двухбарабанный, вертикальный. По ходу газов его можно назвать однопроточным. Котел состоит из пароводяного и водяного коллектора и соединяющих их водогрейных трубок.

Водогрейные трубки, по которым поднимается пароводяная смесь, называются подъемными. Они расположены в пучке ближе к топке котла. Остальные трубки пучка являются опускными, по ним опускается холодная вода. Замкнутый контур, по которому движется вода в котле, называют циркуляционным контуром. Скорость движения воды в нем возрастет с увеличением разницы температур газа, омывающего пучки подъемных и опускных трубок. В хвостовой части газохода размещены воздухоподогреватель и экономайзер. Диаметр опускных и подъемных водогрейных трубок принимается 44—76 мм, дополнительно к ним могут быть установлены опускные трубы диаметром 95 мм.

Котлы этого типа получили распространение на крупных пассажирских и наливных судах. Их паропроизводительность равна 3—5 т/ч, поверхность нагрева 50—100 м 2 , котельное давление 12—15 ати. По сравнению с горизонтальными такие котлы имеют меньший вес, более компактны, могут иметь более высокое давление, имеют высокий удельный паросъем и к.п.д., но требуют более высокой квалификации обслуживающего персонала, применения автоматики и более тщательной обработки питательной воды. Размещенная между подъемными пучками трубок топка имеет относительно большой объем, что способствует уменьшению потерь от химической неполноты сгорания.

Вспомогательный водотрубный котел типа «Ла -Монт» с принудительной циркуляцией показан на рис. 92 в виде принципиальной схемы. Такие котлы установлены на серии пароходов типа «Сергей Боткин». Характерная особенность котла — использование принципа искусственной циркуляции. Из сепаратора вода подается циркуляционным насосом в распределительный коллектор, к которому подсоединены 20—22 ряда змеевиковых трубок, образующих испарительную поверхность нагрева. Паровая смесь направляется из коллектора в сепаратор, из которого насыщенный пар отводится к потребителям. Для питания котла предусмотрен специальный насос, который забирает воду из сборника конденсата. Воздух к форсунке подается вентилятором. Котел работает на дизельном топливе.

Котел типа «Ла-Монт» по сравнению с другими водотрубными котлами более компактен, обладает большим удельным паросъемом, но требует автоматического управления горения, подачи питательной воды и воздуха.

Водотрубные котлы для частных домов

Котел – это стационарный мощный нагреватель для пара или воды. Отопительные системы, которые используются в промышленности, по принципу действия не отличаются от тех, которые устанавливают для отопления частного дома. Давайте разберемся: чем водотрубные котлы отличаются от газотрубных, какой котел лучше поставить в своем жилище и можно ли его сделать своими руками.

Общие сведения о котлах

Котлы классифицируются по разным критериям: по теплоносителю, по типу топлива и по температурному уровню. В свою очередь каждый из типов делится на подтипы. При выборе котла для собственного дома определитесь, какой вид топлива для вас приемлем. Узнайте, есть ли поблизости термальный источник, чтоб задействовать энергию воды. Если рядом проходит газовая магистраль, то выбор очевиден. Также взвесьте потребности семьи в горячей воде, квадратуру и теплопотери дома. Эти показатели дадут возможность рассчитать мощность нужного вам котла.

Котел – это стационарный мощный нагреватель для пара или воды

Паровые и водогрейные

По теплоносителю котлы делятся на водогрейные и паровые. Паровой огнетрубный котел производит пар. В зависимости от того, какой пар он вырабатывает, выделяют промышленные и энергетические котлы.

Паровой котел производит пар

Пар энергетических котлов используют в паровых турбинах для выработки электроэнергии. Поэтому их используют в связке с турбогенераторами на ТЕС и ТЕЦ.

Насыщенный пар промышленных котлов используют для технологических нужд. Его применяют в деревообрабатывающей отрасли (для сушки дорогих пород) и в медицине (для стерилизации инструментов или спецодежды).
Водогрейные котлы нагревают воду под давлением. Это значит, что температура воды до кипения не доходит, ее давление во всех точках всегда выше атмосферного. Применяются такие котлы в ТЕЦ, котельных и в жилых домах.

Газотрубные и водотрубные

Как паровые, так и водогрейные системы отопления по конструктивным особенностям делятся на газотрубные и водотрубные котлы.

Газотрубный котел имеет поверхность нагрева из тонких трубок, по которым движется горячий продукт сгорания топлива. За счет воды, находящейся снаружи трубок, происходит теплообмен.
Водотрубный котел по конструкции более сложный, чем газотрубный. Поверхность его тоже состоит из трубок, только вода течет внутри них. Кипятильные трубки нагреваются горячим продуктом сгорающего топлива, за счет чего и происходит теплообмен.

Несмотря на множество узлов и агрегатов в конструкции, водотрубные котлы считаются безопасными и транспортабельными. Они легко регулируются и выдерживают высокие нагрузки. Поэтому на них чаще делают ставку собственники домов.

Принципы конструирования котла

Когда речь идет о котле для частного дома, выбор часто зависит от его цены. Значительно сэкономить бюджет можно за счет изготовления отопительной системы из подручного сырья. Специальное оборудование для этого не понадобится. Котел из трубы своими руками изготовить не сложно. Главное – определиться, чем будете топить: дровами, электричеством или нефтепродуктами.

Необходимые материалы

Для изготовления котла из труб понадобятся инструменты, имеющиеся у каждого хозяина. Это дрель, сварочный аппарат, отвертки и гаечные ключи. Материалы тоже можно подобрать из того, что есть в гараже. Для работы понадобятся:

листовой металл или труба большого диаметра;
стальные трубы;
профильные трубы;
радиаторы;
болты и гайки;
дверцы и заслонки.

Металлическая бочка из толстого металла или старая печь заменит трубу, а заслонки и дверцы изготавливаются самостоятельно. В крайнем случае, можно купить готовые. Желательно оснастить трубный котел датчиками контроля и измерения температуры.

Датчики контроля и измерения температуры – это важный элемент для самодельного нагревателя

При выборе материалов, обращайте внимание на их качество. Не используйте металл, если на нем есть ржавчина, коррозия и дыры. Такой котел прослужит недолго. Идеальный материал – это жаростойкая сталь.

Это важно знать!

Изготавливая самодельный котел из трубы учитывайте будущий или имеющийся способ циркуляции теплоносителя в СО. При гравитационной циркуляции водяной бак необходимо поднимать высоко. При этом для подачи воды и ее обрата использовать трубы для разводки больших диаметров. Если по каким-то причинам установлены трубы малого диаметра, урегулировать сопротивление потоку теплоносителя можно с помощью циркуляционного насоса.

Оснащения котла насосом имеет положительные и отрицательные стороны. Плюсы – это экономия денежных средств на трубах меньших диаметров и возможность установить бак не высоко. Минус один: во время отключения электропитания циркуляционный насос тоже отключается. Температура воды очень быстро увеличивается, а скорость ее перемещения по трубам замедляется. Котел перегревается и разрывается под давлением пара. Не всегда, но в 70% случаев.

Чтоб избежать таких ситуаций, патрубки и контуры отопления желательно делать из оцинкованных труб диаметром 32 мм и более. А резьбу герметично зашивать льняной паклей и суриком.

Варианты самодельных котлов отопления

Самодельные водотрубные котлы делятся по видам топлива. Основные типы – дровяные, пиролизные, печные.

Дровяные котлы

Их устанавливают часто. Причина тому – простота конструкции и доступность необходимых материалов. Достоинство таких котлов – универсальность. Дело в том, что топить их можно не только дровами. Идеально нагоняет температуру уголь, торфяные брикеты и другое твердое топливо. Недостаток данной отопительной системы – это низкий КПД.

Дровяной котел можно топить не только дровами

Простейший вариант такого котла воспроизводится из двух труб: одной толстостенной с большим диаметром, другой – с меньшим диаметром. В широкую трубу вставляется более узкая, которая в дальнейшем будет топкой. Свободное пространство между толстостенной трубой и топкой заполняется теплоносителем.

Пиролизный котел из трубы

Он гораздо экономней предыдущего варианта. Процесс горения дерева происходит при высокой температуре (от 200 до 800 градусов) и при нехватке кислорода. Во время сгорания дрова разлагаются на древесный кокс и пиролизный газ. Если к пиролизному газу добавить немного воздуха, он тут же воспламеняется и выделяет тепло в больших количествах. КПД такой конструкции возрастает до 92%. Одна закладка топлива (дров) горит около 12 часов – это в три раза больше, чем в обычном котле.

КПД пиролизной конструкции возрастает до 92%

Конструкция пиролизного котла простая. Его топка разделена на две части. В одну закладывается топливо и медленно горит, пиролизуясь в газ, который догорает во второй части. Таким образом, минимизируется отвод тепла из первой камеры. Разделяются части топки колосником, на котором и лежит топливо. Воздух сквозь него проходит сверху вниз. Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление, необходимо создать принудительную тягу. Для этого устанавливают дымосос. Если котел небольшой, то достаточно поставить дутьевой вентилятор.

Требование к топливу – его влажность не должна превышать 30%, иначе полученный газ смешивается с водяным паром и плохо горит. Такой котел обойдется дороже предыдущего, но за пару отопительных сезонов перерасход денежных средств окупится.

Печной трубный котел

Печное отопление устанавливают в домах без газа

Чаще устанавливается в загородных домах, где нет газа. Данная отопительная конструкция рационально распределяет тепло по всему помещению, благодаря теплообменнику, вмонтированному в топливник печи. Энергия сгоревшего топлива, кроме воды в системе, нагревает стенки печи и дымоходные каналы, которые отдают потом тепло в дом.

Печной котел имеет высокий КПД. Его теплообменник бывает разных форм, в зависимости от используемого материала и дизайнерских задумок. Изготавливают его из труб или листового металла. Главное, при выборе конструкции учитывать то, что количество энергии равно площади поверхности теплообменника. Большую роль играет теплопроводность материала.

Независимо от формы теплообменника, алгоритм монтажа печи остается неизменным. На месте установки котла делается разметка и заливается фундамент. Из красного кирпича выкладывается внешний контур печи. Раствор используют песчано-глиняный. После крепления дверцы выкладывается контур поддувала. Далее в кирпичную коробку устанавливается теплообменник и возводится дымоход. Все, печной котел готов.

Разобравшись, какие бывают водотрубные котлы и как своими руками сделать отопление в доме, можно правильно сэкономить средства. Успехов вам!

Видео: устройство водотрубного котла

Водотрубные и газотрубные котлы, виды и принцип работы

Водотрубные и газотрубные котлы, виды и принцип работы.

Водотрубные и газотрубные котлы являются комплексами устройств, которые могут применяться для нагрева воды под определенным давлением, а также для создания перегретого или насыщенного пара.

Особенности котлов:

Водотрубные и газотрубные котлы отличаются между собой по перемещению теплообменивающихся сред относительно друг друга. В первом случае теплообмен осуществляется за счет того, что трубы, наполненные водой или пароводяной смесью, нагреваются с внешней стороны дымовыми газами. Во втором случае все происходит наоборот – внутреннее пространство труб заполнено газами, а их внешняя часть соприкасается с теплоносителем, который обычно представляет собой воду или масло.

Водотрубные котлы являются более совершенными относительно газотрубных, которые со временем все больше устаревают и заменяются водотрубными из-за недостатка мощности, большей взрывоопасности, повышенных требований к качеству воды и другого.

При выборе парового котла можно обратить внимание на его основные технико-экономические показатели. По рабочей характеристике парового котла, отображающей теплообмен в определенных местах его конструкции, являющихся рабочими поверхностями, можно провести анализ эффективности его работы. Можно посмотреть паровые котлы miura на официальном сайте .

Виды водотрубных котлов:

Водотрубные котлы в основном подразделяется на два вида:

Прямоточные, в конструкции которых обычно применяется змеевик, заполняемый теплоносителем с помощью питательного насоса. В таких котлах проходящий внутри испарительных труб теплоноситель продвигается один раз, после чего на определенном этапе переходит в газообразное состояние, а после этого направляется в пароперегреватель. Таким образом, движение теплоносителя является безвозвратным на промежутке между точками входа и выхода системы такого вида котла.
Барабанные, имеющие в своей конструкции барабан, внутри которого вода и пар отделяются друг от друга, позволяют теплоносителю совершать многократное передвижение по своей системе. При работе такого вида котла, пар после отделения от пароводяной смеси направляется в пароперегреватель, а вода тем временем снова движется в трубы, после чего в обогреваемом участке подъемных труб превращается в пар. Циркуляция жидкости при этом может происходить естественным путем или за счет использования насоса.

Виды газотрубных котлов:

Газотрубные котлы в основном подразделяется на три вида: жаротрубные, дымогарные и комбинированные. При этом основным отличием жаротрубных котлов является то, что горение топлива совершается во внутреннем пространстве жаровых труб с последующим нагревом теплоносителя, а внутри труб дымогарных котлов движутся в основном продукты сгорания топлива. Жаровые трубы обычно производятся с большей толщиной, а в конструкции котла они используются в меньшем количестве.

Читайте также: