Меню

Давление в системе низкого давления при паровом отоплении

Принципы работы систем парового отопления

Если при кипении воды давление остается неизменным, температура воды будет постоянной. Тепло, подводимое к воде, расходуется на ее испарение (скрытая теплота парообразования).

Водяной пар, который находится в термодинамическом равновесии с водой, называется сухим насыщенным паром, а смесь сухого насыщенного пара с капельками воды во взвешенном состоянии – влажным насыщенным паром.

Энтальпия i» сухого насыщенного пара

где i‘ – энтальпия воды при температуре кипения (теплота, затрачиваемая на подогрев жидкости до температуры кипения), кДж/кг; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

При конденсации пара скрытая теплота парообразования выделяется. Температура конденсата в момент его образования равна температуре пара. Данные о температуре, плотности и энтальпии сухого насыщенного пара в зависимости от давления приведены в таблицах в справочной литературе.

В системах парового отопления применяется сухой насыщенный пар и используется свойство его при конденсации выделять скрытую теплоту парообразования. Пар из котлов по паропроводам поступает в нагревательные приборы, установленные в помещениях. В нагревательных приборах пар конденсируется, и тепло через стенки приборов передается в помещения. Конденсат отводится из приборов по трубопроводам в сборные конденсатные баки, откуда насосами перекачивается в котлы, а в отдельных случаях возвращается сразу в котлы самотеком).

Классификация систем парового отопления

Системы парового отопления в зависимости от абсолютного давления пара подразделяют на:

а) вакуум-паровые – при абсолютном давлении пара менее 0,1 МПа;

б) низкого давления – при давлении пара 0,1—0,12 МПа;

в) низкого (повышенного) давления – при давлении пара 0,12—0,17 МПа;

г) высокого давления – при давлении пара 0,17—0,27 МПа.

Предельное абсолютное давление 0,27 МПа указано применительно к местным отопительным приборам. Для калориферов, пароводяных подогревателей и другого теплоиспользующего оборудования внутренних санитарно-технических систем максимальное давление пара ограничивается заводскими паспортными данными на оборудование.

Системы низкого и высокого давления, в свою очередь, подразделяют:

1) по связи с атмосферой – на открытые, сообщающиеся с атмосферой, и закрытые, не сообщающиеся с атмосферой;

2) по способу возврата конденсата в котел – на замкнутые с непосредственным возвратом конденсата в котел и разомкнутые с возвратом конденсата в конденсатный бак и последующей перекачкой его из бака в котел;

3) по схеме расположения трубопроводов – на двухтрубные и однотрубные (те и другие могут быть с верхней, нижней и смешанной разводкой, с сухим и мокрым конденсатопроводом).

Сухим называют конденсатопровод, сечение которого при работе системы не полностью заполнено конденсатом, а при перерывах в работе системы свободно от воды. Мокрым называют конденсатопровод, всегда полностью заполненный водой.

Конденсатопровод может быть напорным, если конденсат перемещается при помощи насосов или избыточного давления пара, и самотечным, если конденсат перемещается самотеком. Уклон магистральных паропроводов по направлению движения пара принимают не менее 0,002, против движения – не менее 0,006; для конденсатопроводов – не менее 0,002. Уклон ответвлений к отопительным приборам должен составлять 10 мм на всю длину подводки.

Устройство систем парового отопления
низкого давления

Системы парового отопления низкого давления устраивают по открытой схеме. На рис. 4.18 приведена схема системы парового отопления низкого давления с верхней разводкой, двухтрубной, тупиковой, замкнутой, с сухим конденсатопроводом.

Рис. 4.18. Схема системы парового отопления низкого давления

с верхней разводкой, непосредственным возвратом

конденсата в котел, сухим конденсатопроводом

Перед пуском системы открывают вентиль 11 на водопроводной линии, и вода под давлением поступает в систему и заполняет ее до уровня I — I в паросборнике. Обратный клапан 12 предотвращает движение воды в обратном направлении (в водопроводную сеть). Вентиль закрывают 11, открывают вентиль 13 и начинают топить котел. Температура воды в котле поднимается, вода закипает. Пар из котла по главному стояку 1 поступает в магистральные паропроводы 2, паровые стояки 3 и через ответвления 4 в нагревательные приборы 5, где конденсируется. Конденсат по ответвлениям 6 из приборов поступает в конденсатный магистральный трубопровод 7 и из него в котел. Давление пара в котле уравновешивается со стороны конденсатной линии столбом воды h (при избыточном давлении пара в котле 0,01 МПа высота h = 1 м).

Читайте также:  Антисептирование древесины под давлением

Воздух тяжелее пара, и поэтому он удаляется через конденсатную линию и воздушную трубу 10.

Точка присоединения воздушной трубы к конденсатному трубопроводу должна быть выше уровня воды в общем конденсатном стояке на 200—250 мм.

Перед нагревательными приборами для регулирования количества пара, поступающего в приборы, устанавливают вентили 8. Чтобы при регулировании системы убедиться, что пар не поступает из приборов в конденсатопровод, а полностью в них конденсируется, на ответвлениях от приборов рекомендуется устанавливать тройники 9 с пробкой.

В системах высокого давления, где используется пар высокого давления, дополнительно устанавливаются конденсатоотводчики (термические муфтовые и поплавковые муфтовые), поскольку пар не всегда успевает полностью сконденсироваться в нагревательных приборах.

В системах парового отопления предусматриваю следующую запорно-регулировочную (паровую) арматуру.

У местных нагревательных приборов (теплообменников) устанавливают:

а) в системах отопления высокого давления – вентиль на паровой подводке и термодинамический или термостатический конденсатоотводчик на конденсатной подводке;

б) в системах отопления низкого давления – вентиль на паровой подводке и тройник с пробкой на конденсатной подводке;

На вводах трубопроводов в здание и отдельных ветвях системы отопления устанавливают паровые вентили для полного или частичного ее выключения.

В горизонтальных однотрубных проточных системах отопления устанавливают вентили в начале и конце этажных веток.

На стояках, расположенных на лестничных клетках, вентили рекомендуется устанавливать независимо от количества этажей (в закрытых и открытых системах отопления).

Гидравлический расчет систем парового отопления низкого давления

Расчет паропроводов. Методика расчета паропроводов систем парового отопления низкого давления в основном аналогична методике расчета трубопроводов систем водяного отопления. Расчет диаметров паропровода ведется отдельно от расчета диаметров конденсатопровода. Избыточное давление пара в начале паровой магистрали (при выходе из котла) Р, МПа, принимают в зависимости от протяженности паропроводов l, м, см. табл. 4.13:

Избыточное давление пара при выходе из котла

Протяженность паропровода, l , м 3 /ч, (4.44)

где Q – тепловая мощность системы отопления, кДж/ч; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг; ρ – плотность конденсата, кг/м 3 .

Для перекачки конденсата из конденсатного бака в паровые котлы низкого давления устанавливают один насос с подачей, равной двухчасовому расходу конденсата. Подача насоса, м 3 /ч:

, (4.45)

где Q – тепловая мощность системы отопления, кДж/ч; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг; ρ – плотность конденсата, кг/м 3 .

Устанавливать насос следует так, чтобы его ось была на 400—500 мм ниже дна конденсатного бака. Это требуется для обеспечения поступления конденсата в насос самотеком. В противном случае при создании разрежения во всасывающем трубопроводе может произойти вскипание горячего конденсата, и нормальная работа насоса нарушится.

Расчетное давление насоса Pн должно быть равно:

, Па, (4.46)

где Рк – давление пара в котле, Па; Рс = hgρ – давление столба воды высотой h от максимального уровня стояния воды в котле до оси насоса, Па; g – ускорение свободного падения, м/с 2 ; ρ – плотность воды, кг/м 3 ; – потери давления в питательном трубопроводе, Па (от конденсатного бака до котла); 10 000 – свободное давление на излив воды в котел, Па.

Мощность электродвигателя к насосу определяют по формуле:

, кВт, (4.47)

где V – объем воды, перемещаемой насосом, м 3 /ч; Р – давление, создаваемое насосом, Па; ηн – коэффициент полезного действия (КПД) насоса; ηп – КПД передачи (для клиноременной передачи КПД принимают равным 0,96).

При установке насоса на одном валу с электродвигателем установочная мощность электродвигателя определяется по формуле:

где K1 – коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от мощности N электродвигателя, табл. 4.14.

Значения коэффициента запаса K1

N, кВт 5
K1 1,5 1,3 1,2 1,15 1,1

Особенности гидравлического расчета систем парового отопления высокого давления

При движении пара в паропроводах систем парового отопления высокого давления от начальной точки (от ввода или от котла) к месту потребления значительно изменяется его давление, следовательно, его плотность. В связи с этим при расчете паропровода нельзя принимать среднюю плотность пара по всей его длине, как при расчете паропровода в системах низкого давления, поэтому для каждого участка паропровода следует принимать значение плотности, соответствующее среднему давлению пара на участке. При расчете паропроводов можно пользоваться таблицами или номограммами. Они отличаются от таблиц и номограмм для систем парового отопления низкого давления тем, что в них удельные потери давления Rусл, Па/м, и скорость движения Wусл, м/с, пара при различных диаметрах труб и расходах пара приведены к значению плотности ρусл = 1 кг/м 3 . Чтобы найти действительные значения удельных потерь давления R и скорости движения W пара, найденные по таблицам или номограммам значения Rусл и Wусл для каждого участка, приводят к фактической плотности ρфакт пара, соответствующей давлению пара для каждого участка системы:

, Па/м; (4.49)

, м/с. (4.50)

Расчет ведут методом приведенных длин, т. е. местные сопротивления при расчете паропроводов высокого давления заменяют эквивалентными длинами.

Длина трубопровода, на которой потери на трение равны потерям в местном сопротивлении при коэффициенте местного сопротивления, равном 1, называется эквивалентной длиной, lэкв. При действительной длине расчетного участка l, м, общие потери давления ΔР, Па, составят:

где R – фактические удельные потери давления на трение, Па/м; lэкв – значение эквивалентной длины, м, отвечающее диаметру участка; Σz – сумма коэффициентов местных сопротивлений участка. Примечание: в некоторых справочниках приведены таблицы для lэкв, сразу учитывающие Σz.

Скорости движения пара в системах отопления высокого давления ограничены из условия бесшумности их работы при попутном движении пара и конденсата 80 м/с, при встречном движении 60 м/с.

При расчете диаметров самотечных конденсатопроводов систем парового отопления высокого давления располагаемое давление ΔРр определяется по формуле

где ρ – плотность конденсата, кг/м 3 ; h – разность уровней в конце и начале конденсатной магистрали, м; η – коэффициент, учитывающий наличие в конденсатном трубопроводе эмульсии (примеси воздуха и пара); для конденсатопроводов систем отопления зданий η = 0,65, для конденсатопроводов наружных сетей η =0,75.

После определения располагаемого давления расчет ведут аналогично расчету трубопровода систем водяного отопления с применением тех же таблиц.

Диаметры напорных конденсатопроводов определяют исходя из давления, предусмотренного для перемещения конденсата, по таблицам из справочной литературы (Справочник проектировщика).

Источник

Оптимальное рабочее давление в системе отопления

Любая отопительная система имеет уникальные технические характеристики. Они определяют ее надежность, эффективность, безопасность и бесперебойность. Главными показателями являются температура носителя тепла в разных участках и рабочее давление. Но мало кто знает, каким должно быть оптимальное рабочее давление. При помощи рабочего давления можно контролировать работоспособность отопительной системы. При высоком давлении в системе необходимо искать причину и устранять ее. В нашей статье рассмотрим виды давления в системе отопления, а также, каким должно быть оптимальное рабочее давление.

Виды давления в отопительной системе

Давление является неотъемлемой частью отопительной системы. Ведь оно влияет на эффективность и качество работы обогрева. За счет рабочего напора в системе обогрева можно добиться максимальной производительности, а также гарантировать подачу теплоносителя в батареи и трубы каждой квартиры в многоквартирном доме.

Если обеспечивается стабильный и постоянный напор в трубопроводе, то сокращаются теплопотери, а значит, теплоноситель доходит до радиаторов почти с такой же температурой, которую он получил при нагреве в котельной.

Есть несколько видов давления в системе отопления:

  • Динамическое давление. Оно возникает из-за движения носителя тепла по трубопроводам. Динамическое давление воздействует на трубопровод и радиаторы изнутри.
  • Статическое давление показывает, с каким усилием объем жидкости давит на трубопровод и батареи в зависимости от высоты дома. Если проводить расчеты, то на поверхности жидкости уровень натиска будет равен нулю.
  • Максимальный или допустимый рабочий напор. Это такой уровень, при котором все элементы обогрева будут работать нормально.

Оптимальное давление в системе отопления

В каждом отдельно случае необходимо рассчитывать отопление индивидуально. Если конструкция имеет естественную циркуляцию, то оно будет немного больше статического. В одноэтажном доме с принудительной циркуляцией рабочее давление обычно устанавливать от 1,5 до 2,5 бар. Чем больше этажность, тем больше должен быть напор. Необходимо это для нормальной циркуляции носителя тепла. В девятиэтажных домах он может быть до 7 бар, а в пятиэтажных может достигать до 4 бар. В высотных домах напор достигает до 10 бар. Исходя от таких показателей, выбирают тип труб для разводки, а также модель отопительного оборудования с необходимым номинальным давлением.

Почему скачет давление в сети

При большом перегреве теплоносителя повышается его давление в системе отопления. Но повышение давления теплоносителя может говорить еще о некоторых факторах:

  1. Большая производительность насоса.
  2. Воздушные пробки.
  3. Недостаточное сечение труб.
  4. Открыта подпитка.
  5. Неправильно работают регуляторы, клапаны или перекрыта какая-либо задвижка.

Падение давления говорит о следующих факторах:

  1. Отказало насосное оборудование.
  2. Утечка теплоносителя в результате разгерметизации системы.
  3. Нарушена работа блока безопасности.
  4. Произошел разрыв мембраны расширительного бака.
  5. Засор радиаторов, труб или фильтров. Из-за препятствия происходит падение давления.
  6. Переток носителя тепла из отопительного контура в контур подпитки.

Изменяя некоторые технические характеристики можно достигнуть оптимального рабочего давления в системе отопления. Устанавливать его лучше на стадии создания проекта, а потом просто управлять им во время пользования. В любом случае когда-нибудь произойдет отклонение стрелок манометра от установленного значения. Если происходят существенные перепады давления, причем на определенном участке, то это говорит о неправильной работе системы. В таком случае необходимо искать проблему и устранять ее.

Как контролировать и регулировать давление

Для того чтобы контролировать значения, используются манометры, которые можно применять в реальном времени и фиксировать повышенное давление. Такие устройства могут иметь только информативную функцию или же могут обладать электрическими контактами, которые блокируют работу систему при различных отклонениях давления.

Для того чтобы заменить манометр без остановки системы необходимо устанавливать прибор при помощи трехходовых фитингов. Благодаря им можно обслуживать и заменять манометр без остановки отопительной системы.

Манометров необходимо использовать несколько, так как на разных участках будет разный напор. Обычно манометры устанавливают на входе и выходе котла, с двух сторон циркуляционного насоса и регулятора,в самой низкой и самой высокой точке системы, с двух сторон фильтров грубой очистки, а также возле коллекторов и разветвлений.

В закрытой системе отопления часто используют мембранные расширительные баки. Они необходимы для компенсации объема расширяющего теплоносителя. Он может быть таким после спящего режима, когда его приводят в работу при максимальной мощности. А если система отопления имеет естественную циркуляцию, то используется расширительный бак открытого типа, который устанавливается в самой высокой точке системы.

В систему устанавливают регуляторы давления. С их помощью в больших зданиях автоматически поддерживается давления и управляется расход теплоносителя.
Для того чтобы поддерживать рабочий напор необходимо обеспечить отопительной системе группу безопасности. Для этого на корпусе устанавливается предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик. Последний элемент необходим для удаления воздушных пробок в системе. Для того чтобы давление пришло в норму используют клапан, который спускает небольшое количество теплоносителя. А манометр показывает напор воды.

Источник

Диагностика и виды давления © 2021
Все права сохранены © 2020. Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению. Обязательно проконсультируйтесь с вашим лечащим врачом. Внимание! Материалы могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет. 18+

Adblock
detector