В чем заключается принцип работы паровых котлов

Получаемый пар может использоваться по-разному. Например, он может крутить паровые турбины. Теплоносителем в паровом котле являются газы, которые образуются при сжигании топлива. Паровые котлы имеют очень интересный принцип работы, который и будет рассмотрен в данной статье.

Расскажу, какие бывают карбюраторы по своему строению. Со временем карбюратор улучшался, в результате рождалось много разных типов устройств. Они все делятся на 3 группы:

В чем заключается принцип работы паровых котлов
  1. Барботажный. Это испарительный вид карбюратора. В настоящее время не используется. Выглядел он в форме стального цилиндра, который обогревался извне. Принцип работы основан на испарении паров бензина и подводе этой смеси прямо в камеру сгорания. Имеет повышенные требования к фракционному составу топлива и температуре воздуха снаружи.
  2. Мембранно-игольчатый. Считается впрыскивающим типом. Содержит несколько камер, которые разделены между собой мембранами. Они связанны между собою штоком, на конце которого имеется игла, закрывающая клапан подачи топлива. Плюс этого типа карбюратора в простой конструкции и сверхнадёжности. Такой тип применяют в газонокосилках, поршневых самолётах или иных устройствах, у которых нет чёткого пространственного положения во время их работы. Это тоже устаревший вид устройств.
  3. Поплавковый. Самый популярный вид карбюратора, который ещё называют всасывающим. Отличается надёжностью и простой регулировкой. Поплавковый карбюратор готовит самую оптимальную горючую смесь на выходе.

Классификация карбюраторов по регулировки сечения распылителя:

В чем заключается принцип работы паровых котлов
  • С постоянным разрежением. Используется в японских (Keihin и Mikuni) и европейских (Stromberg и SU) карбюраторах. Обеспечивает высокий уровень вакуума, выдавая паровую фракцию бензина на уровне 97%, что недостижимо для других типов топливных систем.
  • С постоянным сечением распылителя. Применяют в российских (советских) устройствах.
  • С золотниковым дросселированием. Как правило, это горизонтальные карбюраторы, которые применяют в мототехнике.

Как выглядит распылитель карбюратора

В чем заключается принцип работы паровых котлов

По направлению потока готовой смеси карбюраторы бывают с вертикальным и горизонтальным потоками. В вертикальном устройстве поток смеси двигается снизу вверх, а такой тип карбюратора называется с восходящим потоком. А если движение происходит сверху вниз, то это карбюратор с падающим (нисходящим) потоком рабочей смеси. В горизонтальном карбюраторе – горизонтальный поток смеси.

Самые популярные устройства – с горизонтальным и падающим потоками, они эффективнее наполняют цилиндры горючей смесью и их удобнее обслуживать (карбюраторы стоят на ДВС сверху либо сбоку).

В чем заключается принцип работы паровых котлов

По количеству смесительных камер карбюраторы бывают следующих видов:

  1. Однокамерные. Здесь есть только одна камера и единственная дроссельная заслонка. Этот тип устройств использовался на автомобилях, изготовленных до 1960 г.
  2. Многокамерные (бывают две, три или четыре камеры). Они в свою очередь подразделяются по моменту открытия заслонок на карбюраторы с последовательным открытием дроссельных заслонок и параллельным. Многокамерные карбюраторы часто применяют в мощных автомобилях.
В чем заключается принцип работы паровых котлов

По типу вентиляции поплавковой камеры карбюраторы бывают несбалансированные и сбалансированные. В несбалансированных карбюраторах кислород поступает в поплавковую камеру прямо из атмосферы, что со временем ухудшает состояние воздушного фильтра.

Существует также электронный карбюратор (его работой управляет электронный блок). Но этот тип устройств не получил большого распространения.

Отмечу, что на одном моторе могут быть 2 и более карбюратора. К примеру, несколько устройств ставят на спортивные автомобили или самолёты.

Критерии выбора электрического котла для частного дома

При подборе отопительной установки необходимо учитывать несколько факторов:

Критерии выбора электрического котла для частного дома
Критерии выбора электрического котла для частного дома
Критерии выбора электрического котла для частного дома
  1. Мощность зависит от площади обогреваемого помещения.
  2. 1-контурные модели предназначены только для теплоснабжения дома или дачи, а 2 линии способны обеспечить потребителя горячей водой.
  3. Принцип работы. Распространение получили электродные, индукционные и модели с ТЭНами.
  4. Наличие дополнительных функциональных возможностей, позволяющих упростить управление котлом.
  5. По типу монтажа могут быть напольные или настенные.
  6. Производитель оборудования. На рынке представлены аппараты российских, итальянских, немецких, словацких компаний.
Критерии выбора электрического котла для частного дома
Критерии выбора электрического котла для частного дома
Критерии выбора электрического котла для частного дома

Принцип действия

Все виды паровых котлов имеют общие элементы:

  1. Барабан.
  2. Опускные трубы.
  3. Коллектор.
  4. Жаровые трубы.
  5. Сепаратор.
  6. Пароподогреватель.
Принцип действия

Барабан соединен с коллектором опускными и жаровыми трубами. Опускные трубы не нагреваются. Жаровые трубы размещены в топке, и в зависимости от стадии развития огня в них формируется определенное количество пара, который еще не имеет рабочих характеристик. Сепаратор находится в барабане, а пароподогреватель присоединен к барабану.

Читайте также:  Блок управления электрокотлом своими руками

Принцип работы парового котла для отопления дома заключается в выработке пара с нужными характеристиками. Работа агрегата с автоматическим регулированием баланса давления и развития мощности состоит из таких этапов:

  1. Холодная очищенная вода поступает в барабан.
  2. После она движется по опускным трубам в коллектор.
  3. Далее она попадает в жаровые трубы. Огонь с дымовыми газами нагревает их внешнюю поверхность, осуществляя при этом нагрев воды до температуры кипения. В ней начинает формироваться пар. Его характеристики еще не являются рабочими.
  4. Жидкость с паром, имеющим еще нерабочие характеристики, возвращается в барабан. Пар движется вверх и, проходя через сепаратор, отделяется от воды.
  5. Конденсат возвращается в барабан, а пар подается в пароперегреватель, где получает увеличенные характеристики. В итоге, происходит существенное повышение давления, производительности, и растет КПД котельной установки.
  6. Перегретый пар с высоким давлением подается в тепловую сеть.
Принцип действия

Практически таким же является принцип работы электрического парового котла. Он осуществляет нагрев воды до температуры 100 °С. Его строение не имеет опускных и жаровых труб потому, что барабан находится в середине коллектора. Производители называют барабан внутренней камерой, а коллектор – внешней.

Во время работы электрического автоматического агрегата вода сначала попадает во внешнюю камеру, а затем во внутреннюю, вверху которой находится сепаратор. Нагрев воды осуществляет пластинчатый электрод.

Устройство и принцип работы

Жаротрубные водогрейные котлы работают по принципу передачи тепловой энергии от сгораемого топлива теплоносителю, циркулирующему в теплообменниках. При этом для парообразования достаточно температуры до +1150С и рабочего давления до 0,7 кгс/см2. Средняя мощность теплового потока составляет 1,3 МВт/м3.

Сгорание топлива происходит в топочной, которая со всех сторон, кроме лицевой, охлаждается водяной рубашкой. Для выхода дыма установлен пучок труб, которые позволяют его вывести за пределы котла. В качестве топлива может использоваться газ, дрова, уголь, мазут, дизель.

При нагреве воды часть объёма переходит в пар, который скапливается в верхней части ёмкости в специальной камере, подключённого к отопительной системе.

Благодаря простому принципу работы жаротрубного котла он имеет относительно простую конструкцию. Корпус может иметь практически любую форму, но большинство производителей изготавливают его в основном в виде цилиндров. В торцевой части расположена топочная, а с противоположной стороны – система отвода дыма. Воздух для поддержания горения нагнетается при помощи электровентилятора, расположенного фронтально.

Над топочной камерой расположены по периметру теплообменники, которые заполнены теплоносителем и имеют плотный контакт с дымоотводом. Они выполнены в виде горизонтальных трубок небольшого сечения для увеличения эффективности нагрева воды.

Устройство и принцип работы

Трёхходовой жаротрубный котёл ТТ-100

Наибольшее распространение получил трёхходовой жаротрубный котёл, отличие которого от описанной конструкции (одноходовой) состоит в наличии трёх ходов для отвода дыма, расположенных над топочной. Первым ходом является сама камера сгорания, вторым и третьим – ходы, расположенные сверху друг над другом. Тяга в каналах обеспечивается при помощи вентилятора и/или за счёт естественных воздушных потоков через вентиляционные отверстия или колосники.

Трёхходовой жаротрубный котёл позволяет понизить температуру нагретого дымового газа с +10000С до +2500С, то есть основная часть тепла будет передана теплоносителю. По этой причине уровень воды весьма нестабилен и его достаточно сложно контролировать. Поэтому в устройстве используется сепаратор, отделяющий воду от пара, в результате чего капли не попадают в отопительный коллектор.

Для улучшения эксплуатационных характеристик и автоматизации процесса нагрева теплоносителя производители устанавливают следующие узлы:

  • воздухоотводы;
  • манометр, показывающий давление пара;
  • термометр для индикации температуры нагрева;
  • блок управления нагревом;
  • датчики давления теплоносителя;
  • система защиты от перегревов и аварийных режимов работы.

Видео по теме «Паровые котлы»

Паровой котел — это такое устройство, в котором размещена топка. В ней происходит сгорание твердого или подвижного топлива с последующим выделением тепла. Благодаря этому теплу вода в котле нагревается и из нее генерируется пар (насыщенный или перегретый). Выходящий пар имеет давление выше атмосферного и используется в промышленных нуждах.

Видео по теме
Видео по теме
Видео по теме
Видео по теме

Для того чтобы паровой котел эффективно выполнял свою основную функцию, необходимо подобрать его по размеру площади обогрева жилых помещений.

Видео по теме
Видео по теме
Видео по теме
Видео по теме

Классификация твердотопливных отопительных котлов

В большинстве случаев стандартные исполнения рассматриваемых агрегатов (творения самоучек от теплотехники в расчёт принимать не стоит, поскольку они — плод инженерной смекалки авторов под сугубо конкретные жизненные обстоятельства) включают в себя:

  • Традиционные котлы.
  • Пиролизные котлы.
  • Котлы длительного горения.

Кроме этой, наиболее общей классификации, твёрдотопливные котлы могут различаться по виду применяемого топлива (дровяные, угольные, пеллетные и пр.), по материалу корпуса, из которого они изготовлены (стальные или чугунные), по числу контуров отопления (одно- и двухконтурные), а также по типу систем, контролирующих процесс работы агрегата (механические и электронные системы контроля).

В дальнейшем рассматриваются твердотопливные агрегаты наиболее распространённых конструкций, в качестве теплоносителя для которых используется вода (хотя бывают ещё воздушные и паровые).

Паровая корзина

Объем паровой корзины колеблется в промежутке от 1,5 до 3 литров, а отдельной чаши для приготовления риса и прочих блюд – от 0,5 до 2 литров. Корзины могут быть одинаковыми по размеру или разными. В первом случае существует возможность свободного перемещения блюд между уровнями в процессе приготовления, во втором случае такая возможность отсутствует.

Чаще всего, корзины пароварок делают прозрачными. Изначально предполагалось, что благодаря этому свойству, можно будет наблюдать за процессом приготовления, что в идеале, конечно, удобно, однако на практике под воздействием пара пластик настолько сильно запотевает, что увидеть что-то практически невозможно. Помимо пластика, в качестве материала могут использоваться стекло или нержавейка. Основным преимуществом металла можно назвать возможность более длительного поддержания высокой температуры приготовленных блюд.

Изготовление парового котла своими руками

Паровой котел – устройство повышенной опасности в доме. Ведь в нем присутствует избыточное давление пара, которое может привести к взрыву котла, а также высокая температура и открытый огонь, которые могут привести к возникновению пожара.

Именно поэтому для кустарного изготовления котла в домашних условиях понадобятся:

  • точные расчеты;
  • высокотехнологичные жаропрочные материалы;
  • различные инструменты и оборудование.

Не стоит забывать и о различных системах контроля, которыми должен оснащаться котел в целях обеспечения его безопасной эксплуатации.

Предположим, чисто теоретически, что все, что нужно для самостоятельного изготовления парового котла у вас есть. Тогда порядок работ будет следующий:

  1. Определитесь с габаритами будущего котла и его функциональной нагрузкой.
  2. Найдите готовые чертежи такого устройства, которое полностью соответствует вашим исходным данным.
  3. Тщательно изучите всю документацию и разберитесь в нюансах создания котла.
  4. Приобретите необходимые расходные материалы: стальной лист толщиной 1 мм; трубы из нержавеющей стали, диаметр которых лежит в пределах от 100 мм до 120 мм; трубки из нержавеющей стали диаметром от 10 мм до 30 мм.
  5. Из стальной трубы диаметром 100 мм необходимо нарезать двенадцать штук кусков трубы, которые будут использованы, как дымогарные. Из 120 мм трубы необходимо изготовить жаровую трубу. Длина всех трубок напрямую зависит от габаритов котла. Стальной лист вам пригодится для изготовления стенок и переборок.
  6. Дымогарные и жаровые трубы вставляются в специальные отверстия соответствующего диаметра, которые выполняются на стенках котла.
  7. После этого концы дымогарных трубок необходимо развальцевать и приварить к основанию котла, воспользовавшись аргоновой сваркой.
  8. Сваркой же фиксируете на корпусе котла коллектор для забора пара и предохранительный клапан для автоматического сброса избыточного давления в котле. Ваш котел может работать с максимальным давлением от 4 до 6 кг/см2!
  9. Утеплите готовый котел для увеличения его КПД с помощью асбеста листового типа.
  10. Готовую установку по производству пара закрепите с помощью разнообразных хомутов.
  11. Основанием парового котла может быть небольшой кусок стальной трубы диаметром 120 мм. Однако толщина стенок такой трубы должна быть не менее 2,5 мм.

Исходя из этого, я не думаю, что у вас что-нибудь получится. Поэтому не тратьте зря свое время и средства, а просто посетите специализированный магазин и приобретите готовый отопительный прибор, который вас устроит по цене, виду используемого топлива и функциональному назначению.

Читайте также:  Варианты системы отопления на даче своими руками

В заключительной части хотелось бы уделить немного внимания особенностям эксплуатации котлов.

Котел своими руками, принцип устройства и расчет оборудования

Виды систем парового отопления

По способу устройства различают паровое отопление двух типов: с замкнутой и разомкнутой системой. В замкнутой системе конденсат стекает в специальную приемную трубу, которая заведена на соответствующий вход кота. Она уложена с небольшим уклоном, так что конденсат движется по системе самотеком.

Схемы открытой и закрытой системы парового отопления

Виды систем парового отопления

В разомкнутой системе конденсат собирается в специальную емкость. При ее заполнении он подается в котел при помощи насоса. Кроме различного построения системы используется еще и разные паровые котлы — не все они могут работать в замкнутых системах.

Вообще, существуют системы парового отопления с давлением, близким к атмосферному или даже с более низким. Такие системы называются вакуумно-паровыми. Чем привлекательная такая установка? Тем что при низком давлении температура кипения воды снижается и система имеет более приемлемую температуру. Но сложность в обеспечении герметичности — воздух все время подсасывается через соединения — привели к тому, что данные схемы практически не встречаются.

Более распространено паровое отопление с небольшим давлением. Имеющиеся паровые котлы бытового назначения могут создавать давление не выше 6 атм (при давлении более 7 атм использование оборудование требует разрешения).

Типы разводки

По типу разводки паровое отопление бывает:

  • С верхней разводкой (паропровод находится под потолком, от него вниз идут трубы к радиаторам, внизу прокладывается конденсатопровод). Такая схема реализуется проще всего, так как горячий пар движется по одним трубам, остывший конденсат — по другим, система стабильна. Схема парового отопления с верхней разводкой

  • С нижней разводкой. Паропровод располагается на уровне пола. Эта схема — не лучший выбор, так как по одним трубам вверх движется горячий пар, вниз — конденсат, что часто приводит к гидроударам и разгерметизации системы.
  • С промежуточной разводкой. Паропровод укладывается чуть выше радиаторов — примерно на уровне подоконников. Система обладает всеми преимуществами верхней разводки, за исключением того что горячие трубы находятся в пределах досягаемости и велика вероятность ожога.
Виды систем парового отопления

При укладке паропровод делают с небольшим уклоном (в 1-2%) в сторону движения пара, а конденсатопровод — в сторону движения конденсата.

Подбор котла

Паровые котлы могут работать на всех типах топлива — газе, жидком и твердом топливе. Кроме выбора топлива необходимо правильно подобрать мощность парового котла. Она определяется в зависимости от площади, которую потребуется отапливать:

  • до 200 м2 — 25 кВт;
  • от 200 м2 до 300 м2 — 30 кВт;
  • от 300 м2 до 600 м2 — 35-60 кВт.

В общем и целом способ расчета стандартный — на 10 квадратных метров берут 1 кВт мощности. Это правило справедливо для домов с высотой потолка 2,5-2,7 м. Далее следует выбор конкретной модели. При покупке обращайте на наличие сертификата качества — оборудование опасное и должно быть протестировано.

Какие использовать трубы

Виды систем парового отопления

Температуры при паровом отоплении нормально переносить могут только металлы. Наиболее дешевый вариант — стальные. Но для их соединения требуется сварка. Возможно также использование резьбовых соединений. Данный вариант бюджетный, но недолговечный: сталь во влажной среде быстро корродирует.

Медные трубы хотя бы не корродируют

Более долговечны оцинкованные и нержавеющие трубы, но их цена совсем не скромная. Зато соединение — резьбовое. Еще вариант — медные трубы. Их можно только паять, стоят они дорого, но не ржавеют. Из-за более высокой теплопроводности они еще более эффективно передают тепло. Так что такая система отопления будет суперэффективной, но и очень горячей.

Что следует учитывать при создании

Дороговизна оборудования других типов служит основной причиной попыток построить такое устройство самостоятельно. Как мы убедились, это сделать несложно.

Однако следует иметь в виду, что изготовление такого агрегата своими руками требует предварительного точного расчета. Также для этого необходимо наличие жаропрочных сплавов, инструментов и оборудования.

Паровые агрегаты, особенно работающие на природном газе, должны полностью соответствовать стандартам безопасности. Для этого они оснащаются автоматическими системами контроля.