+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Home » Misc » Конструкция бойлера

Конструкция бойлера


Как устроен бойлер - конструкция, схема, принцип работы

Электрический водонагреватель накопительного типа, или, по-простому, бойлер, давно и прочно вошел в нашу жизнь, обеспечивая дополнительный комфорт и позволяя не зависеть от коммунальных систем горячего водоснабжения. Это простое устройство в автоматическом режиме поддерживает необходимую температуру воды, имея при этом ее определенный запас. Выпускаемые промышленностью приборы имеют разнообразную форму, размеры и внешний дизайн. Несмотря на кажущиеся различия, в своей основе все водонагреватели имеют схожую конструкцию и единый принцип работы. Однако, делая выбор между той или иной моделью бойлера, следует не только понимать, как он устроен, но и  разбираться в особенностях исполнения некоторых его компонентов. [contents h3 h4]

Содержание

  1. Конструкция бойлера
  2. Корпус
  3. Внутренний бак
  4. Стальные баки с покрытием из стеклоэмали или стеклофарфора
  5. Стальные баки с титановым напылением
  6. Нержавеющие внутренние баки
  7. Блок нагрева и защиты
  8. Принцип работы накопительных водонагревателей

Конструкция бойлера

Основные составляющие бойлера

По сути, любой водонагреватель такого типа представляет собой большой термос, имеющий внутри трубчатый электронагреватель (ТЭН), поэтому конструкция всех бойлеров имеет такие элементы:

  • внешний корпус с деталями, позволяющими крепить устройство на стену или пол;
  • внутренний бак;
  • теплоизоляционную прослойку между внутренней емкостью и корпусом;
  • трубчатый электронагреватель;
  • термостат с возможностью регулировки температуры нагрева;
  • предохранительный клапан;
  • защитный магниевый анод;
  • схема управления и индикации.

При выборе бойлера нельзя не заметить большую разницу в цене даже между разными моделями одного производителя. Она обусловлена, прежде всего, технологией и материалом изготовления внутреннего бака, а также наличием электронного блока управления и индикации.

Эти параметры задают удобство пользования прибором, а также длительность его службы.

Корпус

Корпуса водонагревателей имеют как строго цилиндрическую, так и овальную и даже прямоугольную форму, разнообразную расцветку и дизайн оформления. Часто на внешней стороне кожуха крепится термометр для наблюдения за работой устройства, а также регуляторы или управляющие элементы. Материалом изготовления корпусов служит стальной лист или пластик.

Особенности вертикального и горизонтального бойлеров

Для установки бойлера, в конструкции корпуса имеются крепления, в зависимости от типа размещения (настенная или напольная схема установки). Пространство между корпусом водонагревателя и внутренним баком заполнено теплоизоляционным материалом – чаще всего в его роли выступает плотный полиуретан.

Внутренний бак

Конструкция внутренней емкости бойлера должна соответствовать критерию повышенной коррозионной стойкости и при этом противостоять постоянным температурным перепадам, поэтому данному элементу производители уделяют немало внимания, разрабатывая новые покрытия бака и применяя способы его защиты.

Стальные баки с покрытием из стеклоэмали или стеклофарфора

Такое покрытие получают напылением защитного слоя с последующим его обжигом при высокой температуре (до 850оС). Стеклоэмаль не способна к окислению, поэтому абсолютно не корродирует. К тому же, ее гладкая поверхность противостоит образованию накипи.

Фото внутреннего эмалированного бака водонагревателя

Парадоксально, но основной недостаток такого покрытия проистекает из его достоинства – высокая твердость слоя малопластична и со временем постоянные перепады температуры воды приводят к образованию микротрещин в его слое, которые в итоге способствуют разрушению бака.

Производители постоянно ищут новые составы для покрытий такого типа. К примеру, добавление титанового порошка уравняло температурные коэффициенты расширения стеклофарфора и стали, несколько улучшив стойкость слоя к растрескиванию. Немного уменьшить вредное влияние температурного воздействия можно, установив температуру воды в бойлере не выше 70оС, хотя все равно хотя бы раз в месяц придется прогреть устройство максимально, для соблюдения санитарных правил. Другим недостатком стеклофарфорового покрытия бака можно считать увеличенный вес бойлера. Компании, выпускающие водонагреватели с емкостями данного типа, дают гарантию на свою продукцию не более 3 лет.

Стальные баки с титановым напылением

Напылением титанового порошка на внутреннюю часть бака достигается отличная коррозионная стойкость. При этом данный тип покрытия имеет высокую прочность и механическую стойкость, имея слабые места лишь на сварочных стыках. Гарантия на устройство с таким баком составляет до 10 лет, что является громадным преимуществом, даже если учитывать его довольно высокую стоимость.

Нержавеющие внутренние баки

Такие емкости лишены недостатков двух предыдущих элементов. Нержавеющая сталь, как и титан, способна противостоять влиянию примесей, находящихся в воде, а также коррозии. Есть мнение, что нержавеющая сталь придает воде своеобразный запах и вкус, появляющиеся во время ее нагрева, однако это лишь домыслы, абсолютно не подтвержденные научными исследованиями. Известно, что «нержавейка» не вступает в химическую реакцию с водой. На такие баки изготовители также дают до 10 лет гарантии, однако они являются самыми дорогостоящими. Баки из нержавеющей стали, а также с титановым напылением больше подвержены образованию накипи, нежели стеклофарфоровые, но это нисколько не умаляет их достоинств. Во внутреннем баке установлены трубки подвода холодной воды и отвода горячей, а также электронный блок нагрева и защиты.

Блок нагрева и защиты

Элементы, отвечающие за нагревание воды до определенной температуры, а также защищающие от разрушений металл внутреннего бака, установлены на металлическом фланце, присоединяемом посредством уплотнителя к внутреннему баку устройства.

Пример исполнения блока управления

Для нагрева воды используются ТЭНы различной мощности. В зависимости от принципа нагрева, различают:

  • «мокрые» ТЭНы, которые непосредственно контактируют с водой, поэтому неизбежно покрываются накипью, которую необходимо периодически удалять, иначе из-за перегрева ТЭН выйдет из строя;
  • нагреватели «сухого» типа. Лишены этого недостатка, так как установлены в металлической трубке, которая и осуществляет контакт с жидкостью. Такая схема позволяет избавиться от накипи не только на нагревателе, но и на трубке, покрытой слоем стеклофарфора.

Некоторые модели бойлеров комплектуются несколькими нагревателями. Такая конструкция позволяет осуществлять ступенчатую регулировку нагрева, а также уменьшает количество циклов включения для каждого из них (скачки напряжения во время включения приборов влияют на их долговечность).

Совместно с ТЭНами на фланце установлен терморегулятор и магниевый стержень (анод). Термостат отвечает за включение нагревательного элемента при снижении температуры воды ниже установленной потребителем. Применяются терморегуляторы как механического типа, так и электронные приборы, работающие совместно с электронным блоком управления. Часто в устройство терморегулятора входит схема защитного отключения ТЭНа при отсутствии воды в баке. Магниевый электрод призван уменьшить обмен ионами металлических составляющих внутри бойлера, отдавая взамен свои частицы. Такая схема уменьшает эффект вымывания электронов из элементов конструкции и они корродируют в значительно меньшей мере. Сам же магниевый стержень при этом довольно быстро разрушается и требует периодической замены (при утончении до 10 мм или уменьшении длины до 200мм). Схема управления и индикации предоставляет дополнительные удобства при пользовании водонагревателем, имея функции точной регулировки температуры воды, включения нагрева по времени, поддержание разной степени нагрева в зависимости от времени суток.

Принцип работы накопительных водонагревателей

Схема работы бойлеров построена на принципе разделения слоев воды с разной температурой. Как известно, теплые слои жидкости находятся вверху. Их отбор из водонагревателя осуществляется через трубку отвода горячей воды, длина которой позволяет использовать верхний, наиболее теплый ее слой. Холодная же вода, наоборот, поступает в нижнюю часть бака, туда, где установлены водонагреватели. К тому же, на короткой подводящей трубке установлен рассекатель, не позволяющий жидкости проистекать струей и тем самым способствовать перемешиванию теплой и холодной воды.

Особенность теплой жидкости подниматься вверх не позволит использовать бойлер вертикальной конструкции, расположив его параллельно земле. На это стоит обратить пристальное внимание, выбирая тип устройства под свои нужды.

Нагрев холодной воды осуществляет ТЭН (один или несколько). За ее температурой следит термостат. При достижении заданной температуры, он размыкает электрическую цепь питания нагревателя.

Принцип работы бойлера

Хорошая теплоизоляция позволяет поддерживать нужную температуру воды, затрачивая минимум энергии на ее постоянный подогрев.

В случае применения нескольких нагревателей, для поддержания температуры на заданном уровне используется один ТЭН. Остальные включаются при сильном расходе, многократно повышая мощность нагрева. Такая схема повышает экономичность и надежность прибора.

Отобранная сверху теплая вода постоянно замещается вновь нагреваемой жидкостью, которая подается из магистрали. Так устроен процесс непрерывного нагрева. При большом расходе температура воды на выходе из бойлера со временем падает, поэтому необходимо выбирать объем накопителя, исходя из величины горячего водоразбора.

Возможен вариант отказа термостата, при этом вода может закипеть, вследствие чего до опасного уровня повышается давление во внутреннем баке. Для предотвращения аварии, на трубку подачи холодной воды установлен предохранительный клапан – при достижении предельной величины давления он открывается, тем самым сбрасывая часть жидкости в подающую магистраль. Этот же клапан используют для слива воды из прибора во время профилактических работ.

Подробное видео по устройству бойлера представлено ниже:

Не стоит пренебрегать проведением периодических профилактических мероприятий, заключающихся в чистке бойлера от накипи и ржавчины. Они позволят прибору работать надежно и эффективно, а также уберегут вас от незапланированных трат.

как устроен бойлер и как работает

Решая проблему наличия горячей воды в дачном или частном доме либо в городской квартире, очень часто останавливаются на покупке бойлера. Чтобы подобрать подходящий вариант такой техники, следует понимать, как устроен бойлер и по какому принципу он функционирует.

Что такое бойлер?

Так называют разновидность водонагревателей накопительного типа. В бойлере непрерывно нагревается вода для обеспечения квартиры или частного дома. Для нагрева такой аппарат может использовать газ, электроэнергию либо другие виды топлива.

Устройство в зависимости от вида

Прямого нагрева

Энергоноситель, который поступает в такие аппараты, тратится лишь на нагрев воды внутри устройства. Это означает, что приборы такого типа сами производят тепло, которое нагревает воду. Они бывают газовыми, когда для нагрева используется газовая горелка, а также электрическими, то есть с нагревом от ТЭНа.

По своей конструкции такие бойлеры представляют собой емкость (бак с водой), вокруг которой имеется термоизоляция и внешний корпус с панелью управления. Помимо нагревательного элемента (горелки или ТЭНа) в таких приборах имеются анод из магния, терморегулятор, группа безопасности и патрубки (входной и выходной).

Косвенного нагрева

Такой тип бойлеров устанавливают в домах или квартирах с автономным водяным отоплением, предусматривающим наличие одноконтурного котла. Температура воды внутри бойлера с косвенным типом нагрева повышается не вследствие непосредственного воздействия источника энергии, а в результате теплообмена с отопительным контуром.

Конструкция бойлера этого типа включает корпус, внутрь которого помещен внутренний бак, отделенный от внешнего кожуха слоем термоизоляции. Вода из труб холодного водоснабжения поступает внутрь бака по входящему патрубку, а выводится после открывания крана горячей воды через трубу, расположенную в верхней части прибора.

Отдельно в аппарате имеется теплообменник, который в большинстве моделей представлен змеевиком. Он может быть равномерно расположенным внутри бака или находиться в нижней его части. Обе трубы такого теплообменника подсоединяются к отопительному котлу.

Теплоноситель из котла передвигается по теплообменнику, нагревая воду в баке посредством теплопередачи, а затем выводится через отдельный патрубок, возвращаясь к котлу. Такой теплообменник чаще всего один, но есть модели с несколькими теплообменниками, которые можно подключить не только к газовому котлу, но и к другому источнику.

Также существуют бойлеры косвенного нагрева без змеевика, конструкцию которых называют «бак в баке» из-за наличия внутри бака такого бойлера еще одного бака. Санитарная вода в таком приборе нагревается во внутреннем баке, а теплоноситель перемещается между стенками внутреннего бака и внешними стенками.

В некоторых моделях бойлеров данного типа может присутствовать патрубок рециркуляции. Обязательными элементами всех таких приборов являются магниевый анод и группа безопасности, а также термодатчик. В крупных бойлерах емкостью свыше 150 литров нередко предусматривается ревизионное окно.

Комбинированные

Такие бойлеры совмещают в себе два предыдущих типа нагревательных устройств. По своей конструкции они представлены аппаратами с косвенным нагревом, но отличаются дополнительной установкой ТЭНа, позволяющей использовать прибор, как накопительный электрический бойлер прямого нагрева. Это особенно востребовано для летнего периода, когда одноконтурный котел отключен.

Устройство в зависимости от типа энергии

Электрические

Такие бойлеры наиболее распространены и представлены в широком ассортименте. Для своей работы они используют электричество, поэтому основной деталью таких приборов является ТЭН. Именно эта деталь нагревает воду, набранную в бак аппарата. ТЭН может быть расположен непосредственно в воде либо быть помещенным в капсулу и не контактировать с водой напрямую (такой ТЭН называют «сухим»).

Рядом с ТЭНом присутствует термодатчик, контролирующий его работу через электромеханический или электронный термостат. Эти детали обеспечивают поддержание температуры воды внутри бака на нужном уровне. Как только вода немного остывает, термодатчик передает команду по электрической цепи на термостат, в результате чего ТЭН начинает нагревать воду.

Бак электрического бойлера с внешней стороны окружен слоем теплоизоляционного материала, а также декоративным корпусом из пластика или стали. Холодная вода попадает внутрь аппарата через патрубок, расположенный в нижней части бойлера. По мере нагрева жидкость поднимается в верхнюю часть прибора, откуда отбирается через выходной патрубок после включения крана с горячей водой.

Внутри большинства электрических бойлеров имеется магниевый анод. Из-за его более низкого электрического потенциала такой анод привлекает свободные ионы тех солей, которые растворены в водопроводной воде. В результате накипь откладывается на аноде вместо того, чтобы атаковать ТЭН и стенки бака. Со временем анод разрушается, поэтому при регулярном обслуживании электрического бойлера его заменяют новым.

На входе электрического бойлера обязательно монтируется группа безопасности с предохранительным клапаном. Его наличие важно для защиты бойлера от избыточного давления. Если давление внутри бака повышается, клапан сбрасывает его и тем самым препятствует повреждению прибора.

Подробнее, о бойлерах данного типа, смотрите в нижеследующем видео.

Газовые

Данный вид накопительных нагревателей не так распространен, как электрические бойлеры, из-за сложностей установки (нужно согласование, наличие дымоотвода, хорошей вентиляции, регистрации).

Работают такие нагревательные приборы на природном газе. В их конструкции выделяют водяной бак, входящую трубу подачи холодной воды и патрубок отвода горячей воды. Корпус аппарата достаточно толстый и отделен от водяного бака слоем теплоизоляции для длительного поддержания температуры нагретой воды.

Теплообмен в газовых бойлерах происходит через нижнюю стенку водяного бака, поскольку под ней находится камера сгорания с расположенной в ней газовой горелкой. Также тепло передается воде внутри бака от центрального канала, по которому продукты сгорания из камеры горелки выводятся к дымоходу.

Управление в таком бойлере происходит посредством температурного датчика и термостата. Эти элементы фиксируют температуру воды и при необходимости отключают подачу газа к горелке или включают ее. Также в газовых бойлерах есть группа безопасности, основной деталью которой выступает аварийный клапан для сброса избыточного давления.

Чтобы внутри аппарата на его стенках не откладывалась накипь, конструкция газового бойлера включает магниевый анод. Со временем он «съедается», поэтому требует замены.

Правильное проектирование котла | Консультации

 

Цели обучения
  • Изучить процесс выбора подходящей котельной системы.
  • Понимание различных компонентов котельной системы.
  • Ознакомьтесь с нормами и стандартами, регулирующими конструкцию и технические характеристики котла.

Котлы передают тепло жидкости, как правило, за счет сгорания. Наиболее широко используемые котлы сжигают топливо для нагрева воды. Эта нагретая вода подается по трубам жильцам здания, которые затем используют тепловую энергию. Горячая вода используется для обогрева зданий или технологических процессов.

Котлы также можно использовать для создания пара. Пар можно использовать так же, как горячую воду, и использовать в качестве источника энергии для питания оборудования, такого как электрические генераторы, насосы и чиллеры. Пар также используется для увлажнения зданий.

Тепло пара и горячей воды можно использовать в специализированных процессах, таких как абсорбционные охладители, стерилизаторы и дистилляторы.

Чтобы правильно спроектировать котельную систему, необходимо иметь представление о правильном выборе оборудования и материалов, а также о функционировании системы.

Процесс выбора котла

Чтобы определить размер системы, необходимо учитывать максимальную нагрузку. Это включает в себя общую нагрузку всех подключенных систем, потери, разнообразие и т. д. Кроме того, котельная система вряд ли будет использоваться на полную мощность все время, поэтому диапазон регулирования котла должен быть соответствующим, чтобы котел не закорачивал. цикл.

Помимо характеристик котла, для выбора наилучшей системы необходимы другие параметры. Ограничения по пространству, назначение пространства, требования к избыточности и другие факторы влияют на процесс проектирования.

Лучшая котельная система может включать в себя несколько меньших котлов для обработки нагрузки вместо одного большего. Несколько небольших котлов имеют ряд преимуществ по сравнению с одним большим блоком. Диапазон регулирования может быть больше, поскольку диапазон регулирования самого маленького котла в системе диктует диапазон изменения общей установленной мощности. Несколько небольших котлов обеспечивают большую надежность по сравнению с одним большим блоком; выход из строя одного меньшего блока не оставит систему без тепла. В системах с большими сезонными изменениями нагрузки летом несколько котлов меньшего размера могут быть отключены, что снижает потери в режиме ожидания.

Важным отличием типа котла является то, считается ли он коммерческим или жилым. Это приводит к другому коду и стандартным требованиям. Согласно Справочнику по системам и оборудованию ASHRAE HVAC, системы можно классифицировать как жилые или коммерческие. Для коммерческого котла требуется входная мощность 300 000 БТЕ/час или больше. Для бытового котла требуется менее 300 000 БТЕ/час.

Энергия теряется в процессе передачи тепла котлом воде. Эта потеря энергии определяет КПД котла. КПД котла можно определить несколькими способами. Наиболее распространенные включают эффективность сгорания, тепловую эффективность и сезонную эффективность.

Эффективность сгорания обычно составляет от 76% до 86% для неконденсационных котлов и от 88% до 95% для конденсационных котлов. Этот рейтинг определяется путем вычитания потерь дымовой трубы из входных данных и деления этого значения на входные данные, как показано ниже:

Эффективность сгорания = Вводимая энергия - Энергия потерь в дымовых трубах / Вводимая энергия

 

Термическая эффективность должна быть определена в лаборатории настройка для точного результата. Это значение рассчитывается путем измерения общей выходной энергии (пара или воды, выходящей из котла), деленной на потребляемую энергию, как показано: 

Тепловой КПД = Общий выход энергии/Потребляемая энергия

 

Сезонный КПД показывает фактическую эффективность котла при переменной нагрузке, как показано: 

Сезонный КПД = Сезонный выход энергии/Сезонный расход энергии

2

Эта эффективность важна, потому что маловероятно, что котельная система будет работать на максимальной мощности. Этот рейтинг дает более точное представление о производительности котла при более реалистичном спросе.

Эти показатели эффективности не обязательно обеспечиваются производителями котлов. Стандартные и кодовые требования подробно описывают, какой тип эффективности оборудования одобрен или указан соответствующим агентством по листингу, таким как Институт кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения или AHRI.

Рисунок 1: Для правильного проектирования котельной системы необходимо понимание правильного выбора оборудования и материалов, а также функционирования системы. Предоставлено: CDM Smith

Типы котлов

Существует два распространенных типа котлов: водогрейные и паровые. Обе системы нуждаются в источнике энергии для нагрева воды. Основное различие между ними заключается в температуре, до которой они нагревают воду.

Водогрейные котлы нагревают воду до заданного значения ниже температуры кипения. Эта вода поступает по трубопроводу к конечным потребителям энергии, поставляемой котлами.

Паровые котлы нагревают воду до точки кипения для производства пара. Затем пар поступает по трубопроводу к потребителям тепла. Пар конденсируется и, как и в случае с водогрейными котлами, более холодная вода возвращается к котлам, чтобы начать процесс заново.

Пар имеет преимущество перед водогрейными котлами, потому что скрытая теплота испарения требует гораздо меньшего массового расхода, чем вода, для доставки равного количества тепла. Следовательно, требуемые насосы и трубопроводы намного меньше, чем система горячего водоснабжения с такой же теплопроизводительностью. И наоборот, утечка в паровой системе приводит к гораздо большим потерям энергии, чем в системе горячего водоснабжения.

Компоненты котельной системы

Котельная система состоит из котла, системы управления котлом, горелки и вспомогательного оборудования, которое обеспечивает циркуляцию горячей воды и выделение тепла в помещения.

Бойлер: Бойлеры обычно представляют собой сосуд высокого давления из чугуна, алюминия, углерода или нержавеющей стали с теплообменниками, обеспечивающими передачу тепла жидкости, которой обычно является вода.

Органы управления:  Для обеспечения эффективной и безопасной работы котлы оснащены автоматическим контролем расхода воды, топлива и воздуха. С развитием технологий традиционные реле и переключатели были заменены микропроцессорным управлением. Регулятор воды регулирует скорость, с которой вода течет через котел. Если уровень воды в котле упадет ниже заданного предела, может произойти перегрев, что приведет к повреждению системы или, что более серьезно, к взрыву котла. Топливо и воздух контролируются в тандеме, поскольку они участвуют в процессе сгорания. Предохранительные клапаны также являются важным компонентом, который действует в качестве крайней меры, если другие средства управления не могут ограничить скорость горения в котле.    

Горелка:  Нагрев котла и управление горением обеспечивается горелкой. Горелка смешивает воздух с топливом, создавая идеальную смесь для горения. Затем эта смесь воспламеняется для создания тепла. Важными компонентами котла являются топливо и источник воспламенения. Котлы обычно получают энергию, необходимую для производства тепла, с помощью ископаемого топлива. Наиболее распространенными источниками являются природный газ, мазут № 2 и биогаз. Также важно отметить, что электрические котлы существуют, как таковые, они не имеют горелки и используют электрический нагрев для повышения температуры воды.

Пламя горелки направляется в топку котла. Здесь происходит реакция горения с выделением тепла. На этом участке происходит основной процесс теплообмена. В этой камере пламя нагревает воду за счет излучения непосредственно от пламени через поверхность теплопередачи в циркулирующую воду.

После сжигания побочные продукты этого процесса попадают в теплообменник. Теплопередача происходит за счет конвекции и теплопроводности в теплообменных каналах по мере прохождения горячих продуктов сгорания и остатка воздуха, не использованного в процессе горения. Зона теплообменника часто конфигурируется с несколькими проходами, чтобы максимизировать эффективность теплопередачи и минимизировать занимаемую площадь котла.

Вспомогательное оборудование:  Чтобы котел обеспечивал теплом помещения, требуется больше оборудования, чем сам котел. Полная система может включать расширительные баки, трубопроводы, циркуляционные насосы и теплоиспользующее оборудование, такое как нагревательные змеевики, радиаторы или теплообменники.

Расширительные баки необходимы как часть системы водогрейных котлов для предотвращения избыточного давления воды из-за теплового расширения при повышении температуры. Эти расширительные баки подбираются исходя из температуры, давления и объема системы отопления. Двумя основными типами являются компрессионные и баки-дозаторы. Компрессионные баки обычно устанавливаются над котлом, а баки-дозаторы – на полу.

Материал и размеры трубопроводов соответствуют местным строительным нормам и рекомендациям производителя. Соответствующий размер имеет первостепенное значение для обеспечения эффективной системы. Трубопроводы изолируются для предотвращения потерь тепла.

Циркуляционные насосы позволяют воде поступать в котел и из него. Эти насосы выбираются в зависимости от температуры жидкости, а также потери напора в системе. Эти насосы должны быть выбраны соответствующим образом, чтобы обеспечить наиболее эффективную систему.

При отоплении помещений радиаторы позволяют передавать тепло от котельной системы в помещение. Размер и конфигурация радиатора определяются исходя из потребностей в пространстве и расчетов тепловой нагрузки. Мощность радиатора является определяющим фактором при выборе размеров котельных систем. Радиаторы бывают разных форм, в том числе плинтусные, потолочные, настенные и другие.

Исторически сложилось , что паровые радиаторы использовались, потому что тяжелый чугун мог хранить большое количество тепла и обеспечивать цикличность паровой системы для контроля температуры в помещении. Эти агрегаты обычно вызывали высокие перепады температуры в помещении. Более новые и современные высокоэффективные радиаторы имеют небольшую массу и используют низкотемпературную воду и электронное управление для работы при температуре, необходимой для поддержания постоянной температуры в помещении. Требуемые более низкие температуры позволяют использовать высокоэффективные котлы. Также можно рассмотреть источники тепла, не связанные с котлами, такие как тепловые насосы или источники отработанной энергии.

Клапаны, манометры, датчики температуры и другие устройства позволяют контролировать, контролировать и устранять неисправности, необходимые для правильной работы котельной системы. Вода для подачи и подачи подпиточной воды в котельную систему необходима. Источник воды чаще всего должен быть пригоден для питья в соответствии с местными сантехническими нормами.

Рис. 2: Для обеспечения эффективной и безопасной работы котлы оснащены автоматическим контролем расхода воды, топлива и воздуха. Предоставлено: CDM Smith

Коды котлов, стандарты

Коды и стандарты для котлов можно разделить на несколько подкатегорий, включая юридические коды, коды безопасности, коды и стандарты производительности и другие важные аспекты.

Требования к свободному пространству вокруг котлов позволяют обеспечить надлежащую эксплуатацию, обслуживание и осмотр. Они могут быть изложены в местных строительных нормах. Если это не так, соблюдайте требования производителя котла. Часто эти условия не определяются строительными нормами, а регулируются другими агентствами. Государственные департаменты труда часто являются агентством, которое публикует и обеспечивает соблюдение этих дополнительных правил.

Американское общество инженеров-механиков поддерживает кодекс, касающийся вопросов безопасности котлов. Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением разделен на разделы и разделы, чтобы сформировать всеобъемлющие рекомендации. Есть несколько разделов, которые охватывают конструкцию энергетических котлов, спецификации материалов, спецификации сварки и рекомендуемые правила ухода за отопительными котлами и их эксплуатации. В нем также есть несколько разделов, в которых представлены альтернативные правила построения и другая информация. Программа сертификации ASME BPVC подтверждает, что компания соблюдает правила, регулирующие проектирование, изготовление, сборку и проверку компонентов котлов и сосудов высокого давления во время строительства.

NFPA 85: Код опасности для котлов и систем сжигания – считается руководящим кодексом для котельных систем. Этот код применим только к котлам мощностью более 12,5 млн БТЕ/час и содержит рекомендации по безопасной эксплуатации и предотвращению взрывов и взрывов.

ASME CSD-1: Устройства управления и безопасности для автоматических котлов покрывает требования к автоматическим котлам, работающим на газе, жидком топливе, гибридном газойле или электричестве, с номинальным потреблением топлива менее 12 500 MMBtu/час и включает сборка, установка, техническое обслуживание и эксплуатация органов управления и предохранительных устройств.

UL 834: Стандарт для отопительных, водоснабжающих и энергетических котлов — электрические для комплексных электрических котлов детали электрического отопления, водоснабжения и энергетических котлов с номинальным напряжением 15 000 В или меньше. Он предназначен для коммерческого, промышленного или бытового использования в обогреве помещений с использованием горячей воды или пара.

UL 2523: Стандарт для водяных нагревательных приборов, водонагревателей и котлов, работающих на твердом топливе , содержит требования, применимые к изготовленным вручную и/или автоматически работающим на твердом топливе водяным отопительным приборам, водонагревателям и котлам. Приборы предназначены для сжигания твердого топлива, такого как древесина, уголь или любое другое топливо из биомассы.

Коды производительности, стандарты 

Производительность промышленных котлов проверяется в соответствии со стандартами, разработанными тремя различными агентствами. Эти агентства включают Институт кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения, UL и Американскую газовую ассоциацию. Эти испытания обеспечивают стационарную эффективность коммерческих котлов при полной нагрузке. Это означает сравнение тепловой мощности котла от сгорания, когда он работает с полной нагрузкой, с потребляемой энергией. AHRI 1500: Рейтинг производительности отопительных котлов для коммерческих помещений предоставляет требования к испытаниям на тепловую эффективность и эффективность сгорания газовых и мазутных паровых и водогрейных котлов с потребляемой мощностью от 300 до 2500 МБТЕ/час.

Производительность бытовых котлов оценивается в соответствии со стандартами Министерства энергетики США. В лаборатории проверяются потери во время и вне цикла, которые затем применяются к компьютерному моделированию, которое прогнозирует годовую эффективность использования топлива. AFUE представляет собой процент, который прогнозирует долю энергии от источника топлива котла, которая преобразуется в полезное тепло. Согласно правилам 2021 года, газовые водогрейные котлы должны достигать 84% AFUE. Газовые паровые котлы должны достигать 82% AFUE. Водогрейные котлы, работающие на жидком топливе, должны достигать 86% AFUE. Паровые котлы, работающие на жидком топливе, должны достигать 85% AFUE.

Код 4 испытаний производительности парогенераторов ASME предоставляет информацию о процедурах испытаний коммерческих и промышленных жаротрубных котлов. Он обеспечивает важные параметры производительности, а также расчет и тестирование эффективности с помощью метода энергетического баланса.

Прочие факторы

Часто игнорируются требования к подключению внешних устройств, не оснащенных средствами управления, предусмотренными производителем. Одним из них является требование блокировки котлов источником воздуха для горения. Впускные заслонки или вентиляторы воздуха для горения не являются неотъемлемыми компонентами органов управления, которые часто поставляются производителем горелки. Еще одним внешним элементом управления является дистанционный выключатель. Эти элементы, внешние по отношению к органам управления горелкой/котлом, требуют от инженера-разработчика включения этих требований к интерфейсу в проектную документацию.

Выбор правильного метода подачи тепла в систему зависит от множества факторов. Кроме того, определение того, какой тип котла наиболее выгоден для его применения, имеет решающее значение для обеспечения надежной инженерной конструкции. Контроллеры котла и вспомогательное оборудование являются частью системы отопления в целом. Многочисленные кодексы и стандарты регулируют котельную систему, и следование применимым из них имеет важное значение для проектировщика или инженера системы отопления.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

15 основных этапов проектирования котла. Проектирование котла – это процесс… | by Meee Services

Проектирование котлов — это процесс проектирования котлов, используемых для различных целей. Основная функция котла – подогрев воды для производства пара. Произведенный пар можно использовать для различных целей, включая обогрев помещений, стерилизацию, сушку, увлажнение и выработку электроэнергии. Температура или состояние пара, необходимое для этих применений, различны, поэтому конструкция котла соответственно различается.

Принадлежности и крепления – это устройства, которые составляют неотъемлемую часть котла, но не монтируются на нем. К ним относятся экономайзеры, пароперегреватели, питательные насосы и воздухоподогреватели. Аксессуары помогают эффективно контролировать и эксплуатировать котел. К некоторым распространенным креплениям относятся:

  • Обратный клапан подачи — регулирует подачу воды в котел и предотвращает обратный поток воды в случае выхода из строя питательного насоса.
  • Клапан запорный паровой — регулирует подачу пара, образующегося в котле, в паропровод, а также может использоваться для перекрытия подачи пара из котла
  • Плавкая вставка — устанавливается на самом нижнем уровне воды и над камерой сгорания, ее функция заключается в тушении пожара, как только уровень воды в корпусе котла упадет ниже определенного отмеченного уровня.
  • Продувочный кран — через равные промежутки времени удаляет воду из корпуса для удаления различных примесей, которые могут осесть на дне корпуса.
  • Предохранительные клапаны — автоматически предотвращают превышение безопасного уровня давления пара
  • Индикаторы уровня воды — показывают уровень воды в корпусе

Каковы основные этапы проектирования котла

Основываясь на приведенном выше определении котла и определении принадлежностей и креплений котельной системы, мы можем теперь обсудить физические и механические принципы, на которые опирается котел в процессе своего функционирования. .
Обычно котел проектируется в соответствии с требованиями пользователя. Поэтому проектирование котла начинается с основных характеристик, указанных пользователем или заказчиком.
Предварительные спецификации заказчика обычно содержат следующие позиции:

  1. Проникновение пара — максимальная непрерывная мощность (MCR)
  2. Давление пара
  3. Температура пара
  4. Диапазон нагрузки (режим работы котла)
  5. Топливо

Базовый проект часто начинается только с этих четырех или пяти параметров и продолжается попутно разнообразить в более мелкие детали, как дальнейшие детали операции; специфические для сайта требования обсуждаются и определяются. Для оптимальной конструкции котельной системы рекомендуется предпринять следующие шаги для выполнения надежной и долговечной конструкции котла.
Вот основные этапы проектирования котла:

Расчет котла Тепловая нагрузка

  • Используя требуемые параметры пара, рассчитайте энтальпию вырабатываемого пара
  • Умножив энтальпию на номинальное парообразование, получить общую теплотворную способность пара при номинальной паропроизводительности (тепловая нагрузка котла)
  • Тепловая нагрузка котла выражается в МКкал/ч или МВт или л. с.

Расчет тепловой нагрузки горелки и расхода топлива
фактически, Тепловая нагрузка горелки определяется номинальной энтальпией пара при ПДК, деленной на КПД котла

  • При предполагаемом КПД котла рассчитайте тепловую нагрузку горелки
  • Зная НТС топлива, рассчитайте скорость сжигания MCR

Фиксация геометрии топки

  • Выберите горелку (горелки), подходящие для расчетной мощности сжигания топлива
  • Исходя из требований к размеру горелки и зазору от пламени, настройте геометрию передней стенки

Расчет требуемого объема печи

  • Использование руководства/ предела для VHRR (объемная скорость высвобождения тепла)

Расчет требуемого FEGT

  • FEGT (FURNAM по теплу, поступающему в пароперегреватель
  • Температура дымовых газов, поступающих в пароперегреватель, определяется по желаемой конечной температуре пара, т. е. степени перегрева

Расчет необходимой EPRS

  • EPRS (Эффективная проектируемая излучающая поверхность) – это излучающая поверхность, доступная для отбора тепла от дымовых газов
  • Рассчитывается на основе требуемого значения FEGT трубы печи, непосредственно подвергающиеся воздействию радиации, а также поверхность, образованная полосами мембраны/ ребрами
  • Это определяет необходимое количество труб в секции печи

Конфигурация морозильной печи

  • С EPRS, требования к зазору от пламени горелки и размеры передней стенки. Рассчитайте глубину печи и настройте печь.

Расчет поверхности конвекционного блока

  • Это делается с помощью ТЭГТ и теплопоглощения, необходимого для производства пара, затем необходимо рассчитать поверхность теплопередачи, необходимую в блоке котлов, и впоследствии, используя это, для расчета количества трубы, необходимые в генераторной группе

Выбор Паровой барабан
Позвольте мне объяснить больше о размере парового барабана, который зависит от следующих факторов:

  • Паропроизводительность котла при MCR
  • Коэффициент циркуляции
  • Ожидаемые колебания нагрузки

    8 оборудования (в паровом барабане)

  • Количество труб генераторного блока, входящих в паровой барабан (для эффективности связки)

Расчетная поверхность экономайзера

  • Рассчитайте минимальную температуру дымовых газов, необходимую для предотвращения коррозии точки росы
  • Это сильно влияет на содержание серы в топливе
  • Чем выше содержание серы, тем выше требуемая температура дымовых газов в дымовой трубе
  • Исходя из температуры дымовых газов на входе в экономайзер и желаемого температура дымовой трубы, рассчитать поверхность экономайзера

Расчет мощности вентилятора FD/ID

  • Исходя из расхода топлива MCR и потребности горелки в избытке воздуха, рассчитать требуемый расход воздуха
  • Из паспорта горелки и конфигурации воздуховода рассчитайте головку вентилятора FD
  • По перепаду давления на стороне дымовых газов, температуре газа и общему весу газа рассчитайте мощность вентилятора внутреннего диаметра и размер вентилятора

Расчет высоты дымовой трубы

  • Высота дымовой трубы рассчитывается на основе следующих критериев:
  • Вес SO2, выбрасываемого дымовой трубой при работе 6MCR
  • Естественная тяга считается доступной при расчете мощности вентилятора внутреннего диаметра
  • Нормативы, регулирующие рассеивание загрязняющих веществ (население вокруг котельной)

Крепления и фитинги для рабочих котлов

  • Определите количество, расположение и пропускную способность предохранительных клапанов на паровых и водяных контурах (следуйте применимым нормам)
  • Определите размеры прямых указателей уровня воды (следуйте применимым нормам)
  • Из расхода топлива MCR и потребности горелки в избытке воздуха рассчитайте требуемый расход воздуха
  • Расчет ожидаемого теплового расширения в различных местах и ​​разработка чертежа теплового расширения

Выполнение расчетов по анализу напряжений для сконфигурированного котла подготовьте полный расчет анализа напряжения при номинальной температуре и давлении и получите одобрение от уполномоченного органа, прежде чем приступить к изготовлению/сборке котла

Разработка системы защиты (PLC) и системы управления (DCS) для сконфигурированного котла

  • Следовать указаниям NFPA-85 для BMS
  • Следовать стандарту проектирования контуров управления

Преимущества современной конструкции котла

7 Что каковы преимущества современной конструкции котла? Чтобы ответить на этот важный вопрос, мы должны знать, что современная конструкция котла имеет несколько преимуществ. В прошлом неправильная конструкция котлов приводила к взрывам, что приводило к гибели людей и имуществу. Современные проекты пытаются избежать таких неудач. Кроме того, математическое моделирование может определить, сколько места потребуется для котла и тип материалов, которые будут использоваться. Когда проектные характеристики котла определены, инженеры-проектировщики могут оценить стоимость и график строительства.

Как спроектировать котел? Во-первых, мы должны знать, что она может быть основана на:

2005-2019 © Все права защищены, ТеплоГидроМаш. Карта сайта.