книги / Отопление и вентиляция. Отопление

оттягивает стаканчик 2 вниз, и отверстие диаметром d ста­ новится снова рабочим, уменьшая сопротивление горшка.

Для подбора конденсационных горшков можно пользовать­ ся номограммой автора (приложение XIII).

Вместо конденсационного горшка в ряде случаев можно устанавливать подпорную шайбу. Принцип действия шайбы основан на том, что при одной и той же разности давле­ ний до и после нее количество конденсата (жидкости) в не­ сколько раз больше количества пар, проходящего через шайбу.

ставлять более некоторой величины, называемой «критической»

равно р2 = ркр = 0,57 р х. Поэтому при увеличении давления

р расход пара в дальнейшем изменяться не будет.

Если отношение р 2:рх больше критического, то расход пара в дроссельном отверстии G„ можно определить по фор­ муле

(106)

а при р 2:р} меньше критического, то (?„ определяют по фор­ муле

(107)

В формулах (106) и (107) приняты следующие обозначения:

{1— коэффициент расхода (обычно у ==0,6); е — поправочный множитель, учитывающий расширение пара

при изменении давления (обычно е = 0,72 -г- 0,8); d — диаметр отверстия, мм\

Рх — абсолютное давление до отверстия (большее), бар (ата)\ р2— абсолютное давление после отверстия (меньшее), бар

(ата);

Vn — удельный объем пара до отверстия, м?/кг.

При проходе через шайбу конденсата, имеющего опреде­ ленную температуру и находящегося под определенным дав­ лением, также наблюдается некоторое критическое соотно­ шение давлений.

221

Расход конденсата, идущего через дроссель, при соотно­ шении давлений меньше критического может быть определен по формуле

где VK— удельный объем конденсата за дросселем.

Критические отношения давлений для пара и для конден­ сата приведены на графике рис. 90, а (на оси абсцисс отло­ жены величины pi).

а)

конденсата

Рис. 90

Формулу (108) можно применять как для холодного кон­ денсата, так и для перегретого.

Под холодным конденсатом понимают конденсат, темпе­ ратура которого ниже температуры насыщения /нас 2 при дав­

лении р2 за дросселем. Под перегретым конденсатом подра­ зумевается конденсат, температура которого выше темпера­ туры насыщения 2 при давлении за дросселем р 2, не ниже

температуры насыщения *нас при давлении рх перед дроссе­ лем р2, но ниже температуры насыщения taiC при давлении

р, перед дросселем. Формула (108) дает достаточно точные результаты при температурах конденсата на 4° и более ниже /нас,.

Так как удельный объем пара значительно больше удель­ ного объема конденсата и критическое отношение давлений

222

у них разное, то количество пара, которое может пройти через дроссельное отверстие, обычно в несколько раз меньше, чем количество конденсата.

Преимущество шайб по сравнению с конденсационными

живания. Шайбы изготовляют из обычной нержавеющей стали. Толщину металла в мм принимают численно равной диаметру трубы в дюймах. Для того чтобы при малом отверстии шайба не засорялась, устанавливают сетку или вторую шайбу, слу­ жащую для грубой очистки конденсата от загрязнения.

Диаметр D шайбы для грубой очистки берется по А. М. Да-

не менее 6 мм, так как при меньшем диаметре шайба будет засоряться.

Схема установки шайбы приведена на рис. 90, б.

В к о н д е н с а т о п р о в о д а х паровых систем отопления высокого давления могут возникать следующие явления, имеющие чрезвычайно важное значение. Конденсат обычно имеет высокую температуру и находится под высоким дав­ лением. Если при прохождении конденсата по трубам в силу тех или иных причин давление, резко падая, может оказаться ниже давления, соответствующего состоянию насыщения, то конденсат начнет вскипать. Получающийся при этом пар называется п а р о м в т о р и ч н о г о в с к и п а н и я . Последний затрудняет передвижение конденсата по конденсатопроводам.

Образования пара вторичного вскипания можно избежать, подбирая поверхность нагревательных приборов так, чтобы в них происходило охлаждение конденсата до достаточно низкой температуры (95°). Однако этот способ нельзя счи­ тать надежным, так как уровень конденсата в приборе не стабилен из-за частого колебания давления в различных точ­ ках системы.

Чтобы обеспечить возможность полного выключения из действия отдельных нагревательных приборов в паровых

в прибор из конденсатопроводов. Установка вентилей двой­ ной регулировки при паре высокого давления не достигает цели, так как колебание давления сводит на нет любую регулировку..

223

Вентиль за прибором можно использовать и в качестве дросселя. Однако точная регулировка степени закрытия вен­ тилей для получения нужной теплоотдачи прибора крайне за­ труднительна, так как нельзя обнаружить, прорывается ли пар в конденсатопроводы. Установка за прибором контрольного тройника с пробкой мало помогает, так как при отверты­ вании пробки давление в данной точке снижается до атмо­ сферного, и через отверстие начинает выходить пар вторич­ ного вскипания, который невозможно отличить от пара, питающего прибор.

Ознакомившись со специфической арматурой и особен­ ностями систем высокого давления, рассмотрим принципиаль­ ные схемы и особенности трассировки подобных систем.

Согласно существующему законодательству, все котлы для получения пара высокого давления должны быть уста­ новлены в отдельно стоящих котельных. Поэтому питание здания паром производится от парораспределителя (рис 91), установленного в месте ввода в здание паропровода, иду-

щего от котельной. На случай, если давление пара, подавае­ мого в здание, превысит то, на которое рассчитана система, перед парораспределителем ус­ танавливают редуктор. Перед редуктором и за ним обычно ставят манометры М для кон­ троля за изменением давления.

•Конденсационный бак распо­ лагают' или в самом отапли­ ваемом здании, или в котель­ ной. Первый вариант обычно применяют тогда, когда от одной котельной отапливается не­ сколько зданий. В этом случае приходится прибегать к двойной

перекачке конденсата: сначала из конденсационного бака здания в конденсационный бак котельной, затем в котел.

Изображенная на рис. 80 (см. стр. 201) схема отопления с верхней разводкой пригодна для пара низкого и высокого давления. Ввиду трудности регулировка системы через на­ гревательные приборы стояка, ближайшего к котлу (или редуктору), пара будет проходить больше, чем необхо­ димо. Излишнее давление, образующееся в ближайшем стояке, передается в конденсатопровод. Вследствие этого давление в удаленных стояках со стороны конденсацион­ ного стояка может оказаться выше, чем со стороны паропро­ вода. Тогда выход конденсата из двух правых стояков

224

затормозится, а подключенные к ним приборы могут даже оказаться частично или целиком заполненными конденсатом.

Очевидно, что полное соответствие теплоотдачи всех нагревательных приборов действительной потребности можно обеспечить лишь при автоматической регулировке вентилей"

Пар р

'

КГ

—Cl-

Рис. 92

Простейшим типом автомата, обеспечивающего невозмож­ ность прорыва пара в конденсационную линию, является конденсационный горшок. С точки зрения упорядочения ра­ боты отдельных нагревательных приборов установка за каж­ дым из них конденсационного горшка является желательной.;

Однако ввиду большой стоимости горшков, такое решение с экономической стороны нецелесообразно, тем более, что изготовляемые промышленностью горшки рассчитаны на рас­ ход конденсата, намного превышающий производительность отопительных приборов. Поэтому конденсационные горшки (КГ на рис. 92) ставят обычно в конце отдельных линий, отводящих конденсат от достаточно большой группы нагре­ вательных приборов, обеспечивающей такой расход конден­ сата, который соответствует производительности горшка.

Прн трассировке трубопроводов систем парового отопле­ ния высокого давления необходимо предусматривать воз­ можность достаточно легкого опорожнения системы от кон­ денсата при выключении пара и заполнении ее воздухом.

При пуске систем парового отопления высокого давления воздух под давлением пара вытесняется через конденсатопроводы и обходную линию у конденсационных горшков. Однако, учитывая частое изменение давления пара, жела­

В противном случае после выключения подачи пара или при уменьшении его расхода в приборах образуется вакуум, вызывающий подсасывание воды из конденсатопроводов и частичное заполнение приборов конденсатом. Конденсат, находящийся в нагревательных приборах, может замерзнуть

Е-218.-15

1

при выключении системы из работы, что приведет к порче нагревательного прибора. Поэтому там, где замерзание воз* можно, необходимо снабжать нагревательные приборы авто­ матическими воздушными кранами типа парозапирателей.

Прогревание отдельных нагревательных приборов про­ исходит значительно более равномерно при применении по­ путной схемы разводки трубопроводов (рис. 92).

Вследствие больших термических удлинений, характерных для систем парового отопления высокого давления, необхо­ димо на прямых участках большой длины предусматривать компенсаторы и неподвижные опоры (мертвые точки).

При верхней разводке (рис. 92) осушку (дренаж) маги­ стрального паропровода можно произвести, через присоеди­ ненные к нему стояки.

Дренаж горизонтальных паропроводов большой протяжен­

паропроводах и устройствах.

При прокладке конденсатопроводов большой длины не­ обходимость соблюдения нужных уклонов вынуждает про­ кладывать их в специальных каналах ниже уровня пола отап­ ливаемого помещения, что сильно усложняет и удорожает монтаж. Поэтому в отдельных случаях практикуется про­ кладка сборного конденсатопровода выше нагревательных приборов (рис. 93). При такой прокладке, используя давление

~ — I,

пара в приборе, можно поднять конденсат на значительную высоту.

Однако эта схема имеет существенные недостатки, огра­ ничивающие ее применение. Основными из них являютси: необходимость индивидуального опорожнения вертикальных конденсатных стояков и приборов при выключении системы из работы, возможность образования пара вторичного вски­ пания в верхней части конденсатных стояков из-за пониже­ ния гидростатического давления, заливание конденсатом на­ гревательных приборов при понижении давления пара и труд­ ность вытеснения воздуха из системы.

226

Два последних недостатка можно устранить путем уста­ новки обратного клапана за прибором и парозапирателем на самом приборе.

При прокладке конденсатопровода «поверху* обеспечить нужные уклоны паропроводов и конденсатопроводов в на­ правлении движущейся среды (рнс. 93) с конструктивной точки зрения неудобно. Поэтому, учитывая, что паровая магистраль дренируется за счет стока попутного конденсата в паровые стояки, паропроводы прокладывают иногда парал­ лельно конденсатопроводу, т. е. с контруклоном (уклоном против движения пара).

При проектировании систем парового отопления высокого давления следует учитывать, что конденсат изливается в от­ крытый резервуар без бурного вскипания только в том слу­ чае, если температура его ниже 100°.

В некоторых случаях, когда по чисто техническим при­ чинам приходится отказываться от возврата конденсата в ко­ тельную, спуск конденсата в канализацию по правилам эксплуатации канализационной сети допускается только при температуре его не выше 40°. В связи с этим иногда прихо­ дится снижать температуру конденсата. Наиболее простым решением является пропускание конденсата через нагрева­ тельные приборы, работающие в этом случае как приборы водяного отопления.

Из-за значительных давлений, имеющихся в системах паро­ вого отопления высокого давления, следует избегать резь­ бовых соединений труб, так как эти соединения не обеспе­ чивают достаточной паронепроницаемости и прочности.

В зданиях промышленного характера, где чаще всего применяют паровое отопление высокого давления, трасси­ ровка имеет некоторые специфические особенности. При сильно развитой поверхности кровли (в разных уровнях) и невозможности разместить достаточное количество нагрева­ тельных приборов у наружных стен в фабрично-заводских зданиях в отдельных случаях устанавливают нагревательные приборы под перекрытием, являющимся основной поверх­ ностью охлаждения. В качестве теплоносителя в таких слу­ чаях более широко применяют пар, так как вес нагреватель­ ных приборов при этом теплоносителе значительно меньше, чем при теплоносителе-воде.

Расположение нагревательных приборов не только по наружным стенам, но и под перекрытием оправдывается еще и следующими соображениями: при работе в одну смену или две смены не имеет смысла в нерабочие часы поддерживать в помещении расчетную температуру, и можно без ущерба допустить ее снижение до + 5°. Ббльшее снижение темпе­ ратуры нецелесообразно. из-за опасности замерзания водо-

проводных труб. Поэтому часто поверхность нагрева прибо­ ров, расположенных у наружных стен, подбирают из расчета поддержания в помещении температуры + 5°, питая их от отдельной линии. Такая линия называется д е ж у р н ы м о т о п л е н и е м и работает постоянно.

отопления с перерывами. Характерный пример схемы парового отопления фабрично-

заводского здания приведен на рис. 94, а.

Прокладку конденсатопроводов желательно вести над полом и открыто.

Так как потери давления в разных ветвях системы отоп­ ления могут сильно отличаться друг от друга, давление в конденсационных линиях отдельных ветвей системы может также оказаться весьма различным. Это обстоятельство весьма неблагоприятно отражается на работе системы отоп­

228

ления, так как иногда конденсат, находящийся под меньшим давлением, выпускается в линию, находящуюся под большим давлением. Практическим выходом из положения является соединение двух линий с разным давлением в виде простей­ шего эжектора (рис. 94, б), причем конденсат с большим давлением подводят к соплу эжектора. Этим предотвращается образование противодавления в конденсатопроводах мень­ шего давления.

Если для достижения необходимых уклонов конденсатопроводов их пришлось бы заглублять настолько, что прямой возврат конденсата в конденсационный бак котельной ста­ новится невозможным, то прибегают к установке промежу­ точных сборников конденсата, из которых его перекачивают насосами в резервуар, питающий котлы в котельной. Подоб­ ное устройство чаще всего применяют при наличии централь­ ной котельной, обслуживающей ряд удаленных друг от друга крупных зданий. Если возвращение конденсата в котельную связано с большими техническими трудностями и расходами, от него иногда приходится отказываться.

Прокладку паро- и конденсатопроводов между зданиями лучше всего вести под землей, хотя на заводских террито­ риях возможна и надземная прокладка на мачтах.

Применение парового отопления в фабрично-заводских зданиях дает возможность использовать для этой цели тепло производственных паровых котлов, а также мятый пар от турбин, паровых машин, молотов и т. д. Однако при приме­ нении мятого пара его необходимо тщательно очищать от

ное парообразование, что нормальная работа котла стано­ вится невозможной.

§ 26. РАСЧЕТ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ. ЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРОВЫХ СИСТЕМ

Универсальная формула гидравлики (33), как известно, применима к любой движущейся среде. Для определения потерь трення на единицу длины паропровода высокого давления (1 пог. м) этой формуле целесообразно придать следующий вид:

где р—плотность пара, кг!л*3; G — расход пара, кг/яас\

Ц ,*5 —— объем единицы массы (удельный объем), л?/кг;

t

В уравиении (110) плотность пара р численно равна объем­ ному весу пара т, которым пользовались при прежней си­

стеме мер.

Если при паре низкого давления изменением объемной массы (плотности) его можно было пренебречь, то при зна­ чительных изменениях давлений, происходящих в паропро­ водах высокого давления, этого допускать нельзя.

Необходимо также учитывать, что на изменение состоя­ ния пара влияют, кроме изменения давления, еще и потери тепла через стенки трубопровода. При наличии отвода по­ путного конденсата весовое количество транспортируемого пара также может изменяться. Все это затрудняет расчет паропроводов высокого давления.

В зависимости от конкретных условий могут быть три варианта решения задачи расчета паропроводов:

1. Известны параметры пара как в местах его потребле­ ния, так и в месте его выработки. Требуется подвести к местам потребления по заданной трассе необходимое коли­ чество пара, не превышая предельно допустимых скоростей его движения.

2. Известны начальные параметры пара. Требуется: а) под­ вести пар по сети, трасса которой известна, к местам по­ требления в заданных количествах, не превышая предельно допустимых скоростей движения его по трубам; б) опреде­ лить параметры, которые будет иметь пар в местах его по­ требления.

3.Известны количества пара и необходимое давление его

вместах потребления. Требуется: а) подвести пар по задан­ ной трассе, не превышая предельно допустимых скоростей

его движения; б) определить требуемые начальные параметры пара в месте его выработки.

Отсюда видно, что первый вариант наиболее сложен, так как в нем содержится наибольшее число условий, которые необходимо соблюдать. Разберем его поэтому более подробно, поскольку остальные два варианта являются, в сущности говоря, его частными случаями.

Для того чтобы иметь возможность учесть изменяющийся удельный объем пара, удобнее всего пользоваться не расчет­ ными таблицами, а номограммами. Как те, так и другие по­ строены на следующем принципе: сначала определяют ско­

в связи с тем, что удельный объем пара в действительности равен не единице, а другой величине.

Номограмма для расчета-паропроводов отопления, состав­ ленная автором, приведена в приложении XIV.

2 3 0