Kādiem nolūkiem nepieciešams tvaika katls: shēma un darbība

Tvaika katls ir sens izgudrojums, taču to joprojām izmanto rūpniecībā.Piemēram, elektrostacijās, kur tvaika ģenerēšanas bloks ir viens no galvenajiem elektroenerģijas ražošanas elementiem. Tvaika katli tiek uzstādīti arī visās ražotņu un rūpnīcu katlumājās. Tos mūsdienās ikdienā izmanto reti, jo tos nomainījuši drošāki un energoefektīvāki ūdens boileri.

Tvaika iekārtu klasifikācija

Ir vairākas skalas, pēc kurām tiek veikta klasifikācija. Galvenās ir trīs skalas.

Ūdens caurule

Tie pārvērš ūdeni tvaikā ātrāk nekā gāzes caurules. Tiem ir augstāka efektivitāte, pateicoties iekārtas dizaina iezīmēm. Būtībā tas ir korpuss ar lielu skaitu cauruļu, kas atrodas tā iekšpusē. Ūdens pārvietojas pa caurulēm, un starp caurulēm deg degviela.

Augstā temperatūrā ūdens pārvēršas tvaikā. Un tā kā cauruļu ir daudz, to apkures laukums ir attiecīgi lielāks. Un jo vairāk cauruļu katlā, jo intensīvāk notiek šķidruma pāreja tvaika stāvoklī.

Ūdens caurule tvaika katli ir sadalīti divās apakšgrupās:

• taisni cauri;
• bungas tips.

Pirmās ir cauruļu tipa konstrukcijas, kas tika minētas iepriekš. Pēdējie tirgū tiek piedāvāti divās pozīcijās – horizontālā un vertikālā. Bet šāda veida ierīču darbības princips ir vienāds.

Tās dizains ietver cilindru, kas ne tikai savāc tvaiku, bet arī atdala no tā kondensātu. Pēdējais tiek nosūtīts uz apkures zonu, tas ir, tiek samazināti ūdens zudumi.

Augstas temperatūras sausā tvaika iegūšanai rūpniecībā sērijveidā tiek uzstādīti vairāki bungu tipa katli. Un šādu tvaiku var saspiest līdz maksimālajam spiedienam, kas nepieciešams daudzos tehnoloģiskos procesos.

Šāda veida katli ir sadalīti divās pozīcijās - nepastāvīgi un cirkulācijas. Tie atšķiras viens no otra attiecīgi ar cirkulācijas sūkņa neesamību vai klātbūtni. Pēdējā klātbūtne palielina instalācijas efektivitāti. Lieta tāda, ka viena ūdens apgrieziena laikā katlā iztvaiko 10% no tā tilpuma. Tas ir, lai viss tilpums iztvaikotu, būs nepieciešami vismaz 10 apgriezieni.

Ar gravitācijas kustību tas prasīs daudz laika, izraisot efektivitātes pazemināšanos. Cirkulācijas sūknis ātri pārvieto šķidrumu, tajā pašā laika periodā tiks veikti vairāk apgriezienu. Tas nozīmē, ka viss ūdens daudzums ātri pārvērtīsies tvaikā.

Bet trumuļa tipa katlos sūknī jāuzstāda kondensāta līmeņa regulators. Uzstādīšanas vieta: tvaika separators. Tās uzdevums ir kontrolēt izveidotā kondensāta daudzumu.

Piemēram, ja no tā veidojas maz, tvaika uzstādīšanas tehniskie parametri tiek samazināti. Ja tā veidojas daudz, tas noved pie spiediena pazemināšanās iekārtas iekšienē. Sekas ir ātra vārīšanās un eksplozija.

Tvaika separators ir liela šķērsgriezuma caurule, kas atgādina bungu. Līdz ar to arī katla nosaukums. Šī caurule savāc ar tvaiku piesātinātu ūdeni. Faktiski divi procesi (šķidruma sildīšana un iztvaicēšana) notiek atsevišķi viens no otra. Līdz ar to šāda veida iekārtu augstā ekspluatācijas drošība.

Ūdens caurules modifikācija

Gāzes caurule

Strukturāli tas ir katls, kura iekšpusē ap kurtuvi atrodas liela diametra caurules.Tajos pārvietojas karstas gāzes, un starp tām plūst ūdens. Tas ir, tas ir pretējs ūdens caurules analogiem. Gāzes cauruļu rūpnīcas ražo augstas temperatūras tvaiku, ko biežāk izmanto pārstrādes procesos.

Gāzes cauruļu tvaika katlam ir viens būtisks trūkums - galaprodukta augstais spiediens. Pēdējais vienībā ir atrodams lielos daudzumos. Tas izraisa instalācijas drošības samazināšanos. Tāpēc apkures katli ir aprīkoti ar dārgu un sarežģītu drošības sistēmu. Turklāt gan korpuss, gan caurules ir izgatavotas no bieza tērauda, ​​kas sadārdzina iekārtu.

Pārsteidzošs gāzes caurules tipa pārstāvis ir lokomotīves katls.

Horizontālā lokomotīves katla izbūve

Abas iekārtas (ūdens caurule un gāzes caurule) var ražot dažāda veida tvaiku:

• piesātināts;
• pārkarsēts ūdens.

Pirmā ir vide, kas veidojas +100°C temperatūrā. Tas ātri atdziest, veidojoties kondensātam, kas atkārtoti nonāk apkures zonā. Šādas iekārtas tiek izmantotas mājas apkurei. Spiediens šāda veida tvaika katlā nepārsniedz 100 kPa.

Otrais ir vide, kas iegūta +500°C temperatūrā. Tāpēc tajā nekad neveidojas ūdens suspensijas un pilieni. Pakāpeniski karsējot, var veidoties ūdens, taču šim nolūkam instalācijas projektā ir uzstādīts separators.

Zinātniskais un tehnoloģiskais progress nestāv uz vietas. Mūsdienās ražotāji piedāvā ūdens cauruļu iekārtas, kas efektivitātes un drošības ziņā neatšķiras no gāzes cauruļu iekārtām. Pirmkārt, tie ir pārklāti ar siltumizolācijas materiālu. Otrkārt, iekšpuse ir izklāta ar infrasarkano materiālu, kas darbojas kā siltumenerģijas atstarotājs.

Un tā kā ūdens cauruļu ierīces ir vairākas reizes lētākas nekā bungu tipa ierīces, turklāt to darbība ir vienkārša, šodien to popularitāte un pieprasījums ir strauji pieaudzis.

Efektivitāte palielinās arī, pateicoties jaunākajiem tērauda sakausējumiem, no kuriem tiek izgatavotas ierīces detaļas. Tika ieviesta arī jauna apkures tehnoloģija, kas izmanto divus lāpas, kas atrodas viens pret otru. Šo tehnoloģiju sauc par "pretimnākošām lāpām".

Ar to palīdzību apkures temperatūra sasniedz 1800-1900°C. Parasti tas nepārsniedz 1200°C. Attiecīgi šādu iekārtu efektivitāte ir vismaz 90%.

Sadzīves katli

Mūsdienās par šīm vienībām ir liela interese. Bet arī prasībām viņiem ievērojams:

• kompaktums;
• viegls svars, lai zem tā nelietu pamatu;
• augsts drošības koeficients;
• iespēja apkalpot nekvalificētu personālu;
• minimālais palaišanas un sildīšanas laiks.

Mūsdienās ražotāji piedāvā divu veidu mājsaimniecības instalācijas - spoles, kas pazīstamas arī kā klasiskās, vortex jaka.

Pirmā ir viena caurule, kas satīta spirālē. Pa to pārvietojas ūdens, pārvēršoties tvaikos. Iekārtas tvaika jauda ir maza. Bet šajā gadījumā tas nespēlē vissvarīgāko lomu, jo mājas katlam ir jāražo zema potenciāla tvaiks.

Darbības efektivitāte arī ir zema, taču to var labot ar biežu spirāļu sakārtošanu. Bet šādam katlam ir sildīšanas laika rekords - 3 minūtes pēc lāpas ieslēgšanas.

Otrais ir pilnīgi unikāls tvaika katla dizains. Divu čaulu ķermenis, starp kuriem tiek izvadīts ūdens. Iekšā ir kurtuve, un degot lāpa griežas spirālē, palielinot siltuma pārnesi. Nav cauruļu.

Citas priekšrocības:

• vertikāls izvietojums, līdz ar to palielināts kompaktums;
• efektivitāte, piemēram, bungas;
• sildīšanas laiks – 5 minūtes.

Trīs mīnusi:

• aprīkojums ir dārgs;
• dizains ir sarežģīts;
• pilnīga atkarība no enerģijas - pūtējam, bez kura iekārta nedarbojas, ir nepieciešama elektrības padeve.

Spoļu tvaika katls

Katlu tvaika iekārtu tehnoloģiskais pielietojums

Pastāv vairākas nozares, kurās pastāvīgi tiek izmantoti tvaika katli:

1. Pirmā nozare ir siltumenerģijas inženierija. Tvaiku izmanto lielu darbnīcu apsildīšanai, piemēram, automobiļu rūpniecībā. Tvaiks uzsilda ūdeni līdz vajadzīgajai temperatūrai, ko pēc tam ar sūkņiem pa siltumtrasēm virza uz daudzstāvu ēkām un citiem objektiem.
2. Otrā nozare ir enerģētika. Šeit tvaiku izmanto, lai grieztu turbīnu, kas ražo elektrisko strāvu.
3. Trešā nozare ir būvmateriālu ražošana. Piemēram, betona izstrādājumus žāvē ar tvaiku.

Daudzās nozarēs tvaika katli ir neatņemama tehnoloģiju sastāvdaļa. Tas ietver dezinfekciju, pārtikas produktu žāvēšanu, kulinārijas apstrādi, konservēšanu utt.

Gāzveida atkritumu apglabāšana ietver arī tvaika iekārtu izmantošanu. Šajā procesā tie darbojas kā dzesētāji. Šāds katls ņem siltumenerģiju no gāzēm, kas izplūst, piemēram, no augstas temperatūras krāsnīm.

Darbības principi un dizains

To galvenais mērķis ir mainīt ūdens fizisko stāvokli, tas ir, pārnest to no šķidruma uz gāzveida ar nepieciešamajiem parametriem. Process notiek šādi:

• katls ir piepildīts ar ūdeni ar gravitācijas spēku vai izmantojot sūkni;
• apkures sistēma ieslēdzas;
• sākas tvaika veidošanās;
• šķidruma līmenis pakāpeniski samazinās, sasniedzot minimālo līmeni;
• līmeņa sensors reaģē un ieslēdz sūkni;
• ūdens piepilda caurules.

Mēs varam teikt, ka tvaika katli darbojas pēc cikliskā principa.

Struktūra

Tvaika katli sastāv no galvenajām un palīgierīcēm un daļām, kā arī automatizācijas.

Galvenā prasība tērauda izstrādājumiem ir jābūt izgatavotiem no karstumizturīgiem sakausējumiem. Tas ir vienīgais veids, kā sasniegt maksimālo katlu iekārtu drošas darbības līmeni.

Tvaika katla shēma

Drošības sistēmai ir svarīga loma. Tie nav tikai temperatūras un spiediena sensori. Sistēma ietver mehānisko drošību. Tas ietver pretvārstus, elektriskos vārstus un citus slēgvārstus. Šī dubultā aizsardzība nodrošina maksimālu drošību, īpaši gadījumos, kad elektronika nedarbojas. Šajā laikā mehāniķi pārņem visas funkcijas.

Ūdens attīrīšanas sistēmai ir īpašas prasības. Ūdenim jāatbilst noteiktiem standartiem. Šie standarti atšķiras tiešās plūsmas un cilindra blokiem. Pēdējā šķidrumam jābūt pilnīgi tīram, gandrīz destilētam. Galu galā šādās ierīcēs tas nekur nepazūd. Tas ir, uzpildiet katlu vienu reizi, un tas darbosies daudzus gadus.

Ja ūdens ir ciets ar piemaisījumiem, tad viss caurules pēc kāda laika tie būs aizsērējuši ar nogulsnēm un rūsu. To diametrs samazinās, siltumvadītspēja samazinās, kas noved pie efektivitātes samazināšanās. Tvaiks nebūs tāds, kāds nepieciešams (temperatūra, mitrums).

Neskatoties uz to sarežģīto konstrukciju un zemo drošību, tvaika katli joprojām ir pieprasīti. Īpaši uz kuģiem, spēkstaciju tehnoloģijās, rūpnīcās, kur nepieciešama augsta dzesēšanas šķidruma temperatūra. Tāpēc ražotāji dara visu, lai palielinātu ekspluatācijas drošību, samazinātu aprīkojuma izmaksas un apkopes sarežģītību.

Ja jums ir jautājumi, uzdodiet tos komentāros.Ja jums patika raksts, kopīgojiet to sociālajos tīklos, lai citi varētu iepazīties ar tēmu. Saglabājiet saiti uz savām grāmatzīmēm.

Mēs arī iesakām noskatīties atlasītos videoklipus par mūsu tēmu.

Kā darbojas tvaika katls?

Tvaika katls - projektēšana un apkope, detalizēts pārskats.

Informācijas avoti:

• https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
• https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
• https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov