Parni kotli: načelo delovanja in naprava

Parni kotel je naprava za pretvorbo vode v paro, ki se uporablja tako v vsakdanjem življenju kot v industriji. Steam se uporablja za ogrevanje prostorov, aparatov in cevovodov ter za vrtljive turboreachine. Podrobneje bomo izvedeli, kaj so parni kotli. Načelo delovanja, naprava, razvrstitev, obseg in še veliko več - vse to bo obravnavano v nadaljevanju.

Opredelitev

Kot ste že razumeli, je parni kotel agregatna pare za proizvodnjo. V tem primeru lahko kotli te vrste proizvajajo pare dveh vrst: nasičenih in pregretih. V prvem primeru njegova temperatura znaša 100 stopinj, tlak pa je približno 100 kPa. Temperatura pregretega pare se dvigne na 500 stopinj in tlak do 26 MPa. Nasičena para se uporablja za domače namene, predvsem za ogrevanje zasebnih hiš. Pregreta para je našla uporabo v industriji in energiji. Dobro prenaša toploto, zato njegova uporaba močno poveča učinkovitost naprave.

Področje uporabe

Za parne kotle so tri glavna področja uporabe:

1. Ogrevalni sistemi. Steam deluje kot energetski nosilec.
2. Energetika. Industrijski parni motorji ali, kako se ti tudi imenujejo, parni generatorji, se uporabljajo za pridobivanje električne energije.
3. Industrija. Para v industriji se uporabljajo ne le za ogrevanje, "srajce" aparati in cevovodov, ampak tudi za pretvorbo toplotne energije v mehansko premikajočih se vozil.

Parni kotli za gospodinjstvo se uporabljajo za ogrevanje stanovanjskih prostorov. Z enostavnimi besedami je njihova naloga ogrevanje vode in premik parne cevi skozi cevovod. Takšen sistem je pogosto opremljen s stacionarno pečjo ali kotlom. Običajno gospodinjski aparati proizvajajo nasičeno nepregreto pare, kar je dovolj za reševanje nalog, ki so jim dodeljene.

V industriji se pregreje pare - še naprej segreva po izhlapevanju, da se dodatno poveča temperatura. Za takšne instalacije veljajo posebne zahteve glede kakovosti, saj se pri pregrevanju pare povečuje nevarnost zmogljivosti. Pregreta para iz kotla se lahko uporablja za pridobivanje električne energije ali mehansko gibanje.

Električni tok s paro se oblikuje na naslednji način. Uparjamo, paro vstopi v turbino, kjer se zahvaljujoč gostemu toku vrti gred. Tako toplotna energija preide v mehansko energijo in se nato spremeni v električno energijo. Tako delujejo turbine elektrarn.

Vrtenje gredi, ki se pojavi, ko se velike količine pregretega para izhlapijo, se lahko prenašajo neposredno na motor in kolesa. Torej v gibanju je parni prevoz. Kot priljubljene primere delovanja parnega motorja lahko prinesete parni generator lokomotive ali ladijskega parnega kotla. Načelo slednje je precej preprosto: ko se premog premoga, nastane toplota, ki segreva vodo in tvori pare. No, paro pa zavrti kolesa, ali v primeru ladje, vijake.

Parni kotli: načelo delovanja

Poglejmo bolj podrobno, kako delam s takšnimi kotli. Vir toplote potrebne za gretje vode, lahko katerakoli vrsta energije: električne, sončne, geotermalne toplote od zgorevanja plina ali trdna goriva. Para, proizvedena med ogrevanjem vode, je toplotni nosilec, ki prenaša toplotno energijo iz mesta ogrevanja v kraj uporabe.

Kljub raznolikosti konstrukcij se osnovni princip načrtovanja in delovanja parnih kotlov ne razlikuje. Splošna shema ogrevanja vode s svojo naknadno pretvorbo v paro je videti takole:

1. Čiščenje vode na filtrih in njegovo dovajanje v posodo za ogrevanje s črpalko. Rezervoar je običajno nameščen na vrhu enote.
2. Iz rezervoarja, skozi cevi, voda vstopi v rezervoar, ki se nahaja, oziroma, nižje.
3. Voda se ponovno dviga, samo zdaj ne skozi cevi, temveč skozi ogrevalno cono.
4. Parne oblike v ogrevalnem območju. Pod vplivom tlačne razlike med tekočo in plinasto snovjo se bo povečal navzgor.
5. Na vrhu segreva para skozi ločilo, kjer je končno ločeno od vode. Preostala tekočina se vrne v posodo, vodna pa se pretaka v parno črto.
6. Če to ni navaden kotlov, temveč generator pare, se njegovi cevovodi dodatno segrejejo. O načinu njihovega segrevanja bomo razpravljali v nadaljevanju.

Naprava

Parni kotli so posoda, v kateri se voda segreva in tvori paro. Običajno so izdelani v obliki cevi različnih velikosti. Poleg cevi z vodo ima kotel vedno zgorevalno komoro (peč). Njena zasnova se lahko razlikuje glede na vrsto uporabljenega goriva. Če gre za les ali trdo premog, potem na dnu peči obstaja rešetka, na kateri je položeno gorivo. Z dna rešetke vstopi zrak v zgorevalno komoro. Na vrhu ognjišča gradijo dimnik, ki je potreben za učinkovito vleko - kroženje zraka in izgorevanje goriva.

Načelo parnih kotlih na trdna goriva se nekoliko razlikuje od naprave, pri kateri hladilna tekočina, ki se uporabljajo kot tekoče ali plinaste snovi. V drugem primeru zgorevalna komora prevzame gorilnik, ki deluje kot gorilniki gospodinjske plinske peči. Za kroženje zraka uporabite tudi rešetko in dimnik, ker ne glede na vrsto goriva, zgorevalnega zraka je bistven pogoj.

Vnetljivi plin, ki nastane pri zgorevanju goriva, se dvigne na posodo z vodo. On daje toploto v vodo in izstopi skozi dimnik v ozračje. Ko se voda segreje do vrelišča, se začne izhlapevati. Treba je omeniti, da voda že prej izpušča, ne pa v takšnih količinah in ne s takšno temperaturo pare. Izparjena pena vstopa v cevi same. Tako se naravno pojavlja kroženje pare in sprememba agregatnega stanja vode. Načelo delovanja parnega kotla z naravno cirkulacijo zahteva minimalno posredovanje ljudi. Vse, kar potrebuje upravljavec, je zagotoviti stabilno ogrevanje vode in nadzor nad procesom s pomočjo posebnih naprav.

V primeru električnih kotlov je ogrevanje vode lažje. Ogreva se s pomočjo grelnih elementov, kot so TEN-ji ali deluje kot prevodnik in segreva po zakonu Joule-Lenz.

Razvrstitev

Parni kotli, načelo, ki ga obravnavamo danes, lahko razvrstimo glede na več parametrov.

Po vrsti goriva:

1. Premog.
2. Plin.
3. Kurilno olje.
4. Električni.

Po dogovoru:

1. Gospodinjstvo.
2. Energija.
3. Industrijski.
4. Uporaba.

Z oblikovanjem:

1. Plinska cev.
2. Vodna cev.

Kaj ločuje kotle plinske in vodne cevi

Načelo delovanja kotlov temelji na segrevanju posode z vodo. Vsebnik, v katerem voda prehaja v stanje hlapov, je ponavadi cev ali več cevi. Naprave, v katerih gorivo segreje cevi, ki se dvigajo navzgor, se imenujejo kotli s plinskimi cevmi.

Ampak obstaja še ena možnost - ko se vnetljivi plin premika skozi cev, ki se nahaja znotraj posode z vodo. V tem primeru se rezervoarji za vodo imenujejo bobni, kotel pa se imenuje vodovod. V vsakdanjem življenju se imenuje tudi kotliček. Glede na lokacijo vodnih bobnov so kotli te vrste razdeljeni na: vodoravno, vertikalno in radialno. Prav tako obstajajo modeli, v katerih se izvajajo različne smeri cevi.

Naprava in načelo delovanja parnega kotla s plinsko cevjo se nekoliko razlikujejo od kotla plinske cevi. Prvič, to zadeva velikost cevi z vodo in paro. Pri ceveh z vodno cevjo so cevi manjše kot plinske cevi. Drugič, obstajajo razlike v moči. Kotlov plinske cevi proizvaja tlak največ 1 MPa in ima toplotno zmogljivost do 360 kW. Razlog za to so velike cevi. Da bi oblikovali dovolj pare in tlaka v ceveh, morajo biti njihove stene debele. Zaradi tega je cena takšnih kotlov previsoka. Grelnik vodne cevi je močnejši. Zahvaljujoč tankim stenam cevi se parna voda segreva bolje. In tretjič, vodni cevni kotli so varnejši. Proizvajajo toploto in se ne bojijo pomembnih preobremenitev.

Pribor za kotle

Načelo delovanja parnega kotla je precej preprosto, vendar pa njegovo zasnovo sestavlja precej več elementov. Poleg gorilne komore in cevi za vodo / parno cirkulacijo so kotli opremljeni z napravami za povečanje njihove učinkovitosti (povečanje temperature, tlaka in količine pare). Te naprave vključujejo:

1. Parni grelnik. Namenjen je zvišanju temperature pare nad 100 stopinj. Pregrevanje pare povečuje učinkovitost naprave in njegovo učinkovitost. Pregreta para lahko doseže temperaturo 500 stopinj Celzija. Takšne visoke temperature potekajo v parnih instalacijah jedrskih elektrarn. Bistvo pregrevanja je, da se po izhlapevanju para, ki poteka skozi cev, podvrže ponovnemu segrevanju. V ta namen lahko Naprava je opremljena z dodatnim kurjenjem ali samega cevovoda, ki pred izhodnimi pari na nameravano uporabo, prehaja večkrat skozi glavno peč. Parni pregrevalci so sevanja in konvekcija. Prvo delo 2-3 krat bolj učinkovito.
2. Separator. Služi za "odvajanje" pare - ločitev vode od vode. To vam omogoča povečanje učinkovitosti namestitve.
3. Polnilna baterija. Ta naprava je zasnovana tako, da ohranja konstantno raven izpusta pare iz enote. Ko par ni dovolj, ga doda v sistem in, nasprotno, izbere v primeru preveč.
4. Pripravljalna naprava za vodo. Da bi enota delovala dlje, mora voda, ki jo vnese, izpolnjevati posebne zahteve. Ta naprava zmanjša količino kisika in mineralov v vodi. Ti preprosti ukrepi preprečujejo korozijo cevi in ​​oblikovanje lestvice na njihovih stenah. Rust in pramen ne samo zmanjšata učinkovitost naprave, temveč tudi hitro postane neuporabna, še posebej v primeru aktivne uporabe.

Krmilne naprave

Poleg tega je kotel opremljen s pomožnimi napravami za spremljanje in nadzor. Na primer, stikalo za omejitev vode nadzira vzdrževanje konstantne ravni tekočine v bobnu. Načelo delovanja detektorja mejnih vrednosti parnega kotla temelji na spremembi mase posebnih bremen med prehodom iz tekoče faze v parno fazo in obratno. V primeru odstopanja od norme pisno obvesti zaposlene v podjetju.

Za regulacijo nivoja vode na podlagi položaja se uporablja tudi stolpec nivoja parnega kotla. Načelo naprave temelji na električni prevodnosti vode. Stolpec je cev, opremljena s štirimi elektrodami, ki nadzorujejo nivo vode. Če vodni stolpec doseže spodnjo oznako, se priključi dovodna črpalka in če se zgornja - ustavi dovod kotlovske vode.

Druga preprosta naprava za merjenje nivoja vode v parnem kotlu je vodno steklo, vgrajeno v telo naprave. Načelo delovanja vodnega stekla parnega kotla je preprosto - namenjeno je za vizualno nadzorovanje nivoja vode.

Poleg nivoja tekočine merimo termometre in merilnike tlaka s temperaturo in tlakom. Vse to je potrebno za normalno delovanje kotla in za preprečitev nastanka izrednih razmer.

Parni generatorji

Smo že upoštevali načelo delovanja parnega kotla, zdaj pa se bomo na kratko predstavili značilnostim generatorjev pare - najmočnejših kotlov opremljenih z dodatnimi napravami. Kot ste že ugotovili, je glavna razlika med generatorjem pare in kotlom ta, da njegova izvedba vključuje enega ali več vmesnih pregretja, kar omogoča doseganje najvišjih temperatur pare. Na jedrskih elektrarnah, zahvaljujoč zelo vročem paru, pretvorimo energijo razpadanja atoma v električno energijo.

Obstajata dva glavna načina ogrevanja vode in pretvorba v plinasto stanje v reaktorju:

1. Voda izperi reaktorsko posodo. Reaktor ohladimo in voda segreva. Tako je para oblikovano v ločenem vezju. V tem primeru generator pare deluje kot izmenjevalnik toplote.
2. Cevi z vodo prehajajo v reaktor. V tem izvedbenem primeru je reaktor zgorevalna komora, s katero se parna energija prenaša direktno na generator moči. Ta zasnova se imenuje vreli reaktor. Tukaj vse deluje brez generatorja pare.

Zaključek

Danes smo se seznanili s tako koristno napravo kot parnim kotlom. Naprava in načelo delovanja te naprave so precej preproste in temeljijo na banalnih fizičnih lastnostih vode. Kljub temu parni kotli močno olajšajo človeško življenje. Gradijo toploto in pomagajo ustvarjati električno energijo.