Принцип роботи котлів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принцип роботи котлів

У традиційних котлів при згорянні палива утворюються водяні пари разом з димовими газами, що мають температуру в межах 100 - 170°С виходять в атмосферу. Температура згоряння палива, яка використовується в традиційних котлах, називається низьким теплотворенням палива. В існуючих на сьогоднішній день методиках розрахунку ККД котлів вона приймається за 100%. Енергія яка виділяється при конденсації пари води, яка міститься в димових газах, складає додаткові 11%. Конденсаційні котли, завдяки впровадженню нових технологій, використовують цю додаткову енергію конденсації пари для нагріву води, тому вони і називаються конденсаційними. Слідуючи такому розрахунку максимальний, теоретично можливий ККД конденсаційних казанів складає 111%. А повна енергія згоряння палива, що включає енергію конденсації водяної пари, називається вищим теплоутворенням палива.

Температура конденсації водяної пари в димових газах, які виходять складає близько 57°С. Значення яке нижче за цю температуру, в конденсаційних котлах починає виділяти додаткову теплоту конденсації. Для забезпечення конденсації пари в конденсаційних котлах використовується вода зворотної лінії опалювальної системи. Чим нижчою є температура зворотньої води в котлі, тим більше виділяється теплоти конденсації і тим вищою буде ККД котла. Максимальний ККД конденсаційних котлів зазвичай вказується для температурного режиму 50/30°С.

При розрахунку ККД опалювального котла використовується відношення корисної теплоти, переданої теплоносію, до теплоти згоряння палива.

Для органічного палива розрізняють низьку і високу температуру згоряння. Низька температура згоряння пов'язана тільки з прямим теплом, що виділяється в процесі згоряння. Висока температура згоряння враховує теплоту, що виділяється при конденсації пари яка утворилася. Це відбувається при згорянні природного газу, який виділяє вуглекислий газ і воду: CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O. Вода при високій температурі в області горіння перетворюється на пару. Якщо цей пар в подальшому охолодити до температури роси, то він знову перетворюється на воду і виділяє енергію у вигляді тепла. Розмір цього тепла складає до 12% від основного тепла згоряння газу.

Типові насоси і схеми їх застосування

Насоси являють собою гідравлічні машини, призначені для переміщення рідин під тиском. Перетворюючи механічну енергію привідного двигуна на механічну енергію рідини, що рухається, насоси піднімають рідину на певну висоту, подають її на необхідну відстань у горизонтальній площині або змушують циркулювати в будь якій замкнутій системі. Виконуючи одну або кілька згаданих функцій, насоси в кожному випадку входять до складу обладнання насосної станції.

Основними параметрами насосів, що визначають діапазон зміни режимів роботи насосної станції, склад її обладнання й конструктивні особливості, є напір, подача, потужність і коефіцієнт корисної дії. Напір являє собою збільшення питомої енергії рідини на ділянці від входу в насос до виходу з нього. Виражений у метрах напір насоса визначає висоту підйому або дальність, переміщення рідини. Подача характеризується обсягом рідини, що подається насосом у напірний трубопровід в одиницю часу, і виміряється звичайно в м/с, л/с або м год. Потужність, витрачена насосом, потрібна для створення напору й подолання всіх видів втрат, неминучих при перетворенні механічної енергії на енергію руху рідини по трубопроводах. Вимірювана у кВт потужність насоса визначає потужність привідного двигуна й сумарну потужність насосної станції. Коефіцієнт корисної дії враховує всі види втрат, пов'язаних з перетворенням насосом механічної енергії двигуна в енергію рідини, що рухається. ККД визначає економічну доцільність експлуатації насоса при зміні інших його робочих параметрів (напору, подачі, потужності).

Історія виникнення й розвитку насосів показує, що спочатку вони призначалися винятково для підйому води. Однак зараз область їх застосування настільки широка й різноманітна, що визначення насоса як машини для перекачування води було б однобічним. Крім водопостачання й каналізації міст, промислових підприємств і електростанцій насоси застосовуються для зрошення й осушення земель, гідроакумулювання енергії, транспортування матеріалів. Існують живильні насоси котельних установок теплових електростанцій, суднові насоси, насоси для нафтової, хімічної, паперової, харчової й іншої галузей промисловості. Насоси використовуються при виконанні будівельних робіт (намив земляних споруд, водозниження, відкачування води з котлованів, подача бетону й будівельних розчинів до споруд), при розробці родовищ і транспортуванні корисних копалин гідравлічним способом, при гідровидаленні відходів виробничих підприємств. Як допоміжні пристрої насоси слугують для забезпечення, змащення й охолодження машин. Таким чином, насоси є одним з найпоширеніших видів машин, причому їх конструктивна розмаїтість надзвичайно велика, тому класифікувати насоси за їх призначенням досить важко.

Більш логічною є класифікація, заснована на особливостях у принципі дії. Із цього погляду всі існуючі насоси можуть бути розділені на два види: динамічні й об'ємні.

1) У динамічних насосах рідина рухається під силовим впливом у камері постійного обсягу, що об'єднана із підводними і відводними пристроями. Залежно від виду силового впливу на рідину динамічні насоси, у свою чергу, розподіляються на лопатеві насоси й насоси тертя.

2) Об'ємні насоси працюють за принципом витиснення рідини з камери за рахунок зменшення її обсягу. Періодична зміна обсягу камери відбувається за рахунок зворотно - поступального або обертового руху робочого органу насоса. Позмінне заповнення камери перекачуваною рідиною та її спорожнювання забезпечуються клапанними пристроями вхідного й вихідного патрубків насоса.

Конструктивне виконання насосів різних типів визначається головним видом їх робочих органів.

Необхідно відзначити, що, незважаючи на значні особливості в принципі дії, конструкції насосів всіх типів, включаючи насоси, застосовувані в системах водопостачання й каналізації, повинні задовольняти вимогам, до яких у першу чергу відносяться:

- надійність і довговічність роботи;

- економічність і зручність експлуатації;

- зміна робочих параметрів у широких межах за умови збереження високого ККД;

- мінімальні розміри й маса;

- простота пристрою, що полягає в мінімальній кількості деталей і повної їх взаємозамінності;

- зручність монтажу й демонтажу.

Вибір типу насоса в кожному конкретному випадку відбувається з урахуванням його експлуатаційних і конструктивних якостей, що найбільш повно задовольняють технологічному призначенню насосної станції

В ідеалі котел розташовуватися в окремому приміщенні. Газові котли опалення - це вибухонебезпечне обладнання, тому розміщувати їх у безпосередній близькості там, де знаходяться часто люди вкрай небажано. Схема монтажу котлів опалення не обумовлює цей факт, але за відсутності вільного приміщення можна котел встановити в підвалі або ж в підсобці, безумовно, якщо є в наявності спеціальні датчики, що стежать за безпекою, які передбачені правилами. Приміщення для установки котла не повинно бути малогабаритним. Обов'язкова наявність вентиляції. Підлоговий котел необхідно встановлювати на абсолютно рівній поверхні, використовуючи негорючу підставку трохи більшого діаметра, ніж сам корпус. Навісний ж котел не повинен торкатися стін або щільно до них прилягати. Для оптимальної роботи вимагається дотримання необхідної вологості і температурного режиму. Схема монтажу котлів опалення включає в себе: постачання термометром і манометром, перемикачем потужності, аварійними термостатами і запобіжником. Це рекомендовані компоненти для абсолютно всіх видів устаткування. В принципі в підключенні котла немає нічого складного. Принципова схема підключення досить проста. Крім котла в неї ще входять: радіатор опалення, розширювальний бак, датчики температури на трубопроводах, зливні та запірні вентилі і фільтр з циркуляційним насосом. Схема опалення з використанням електричного котла включає ще і автоматичні запобіжники, які захистять всю систему в разі струмових перевантажень. До того ж, автоматика буде контролювати температуру теплоносія. Датчики будуть фіксувати будь коливання, і приводити їх у відповідність з необхідними параметрами. Схема опалення з використанням газових котлів є теж досить простий. Підключення здійснюються через розбірні або зварні з'єднання. Газова магістраль допускає тільки зварні з'єднання. Розбірна магістраль теплоносія дозволяє полегшити процедуру ремонту, демонтажу або часткової заміни деталей. Кульові крани допоможуть при необхідності перекрити доступ води в систему опалення. Фільтрація води відбувається за допомогою фільтрів, які розташовують перед насосом. Ця процедура захищає внутрішню поверхню котла, а також труб від окалини, відкладень солі та інших небажаних з'єднань. Схема монтажу із застосуванням двох котлів виконується аналогічно попередній схемі, з тією тільки різницею, що деякі елементи доведеться використовувати двічі, але сам монтаж спрощується, а ефективність каскадного з'єднання збільшується на порядок.

Види енергії і її перетворення

Відповідно до різних форм руху матерії, розрізняють кілька типів енергії: механічна, електромагнітна, хімічна, ядерна, теплова, гравітаційна та ін. Цей поділ є досить умовним. Так хімічна енергія складається з кінетичної енергії руху електронів, їхньої взаємодії та взаємодії з атомами. Крім того, розрізняють енергію внутрішню і енергію у полі зовнішніх сил. Внутрішня енергія дорівнює сумі кінетичної енергії руху молекул і потенціальної енергії взаємодії молекул між собою. Внутрішня енергія ізольованої системи є постійною. У різноманітних фізичних процесах різні види енергії можуть перетворюватися один у інший. Наприклад, ядерна енергія в атомних електростанціях перетворюється спочатку у внутрішню теплову енергію пари, яка обертає турбіни (механічна енергія), що в свою чергу індукують електричний струм в генераторах (електрична енергія), який використовується для освітлення (енергія електромагнітного поля) і т.д. Енергія системи однозначно залежить від параметрів, що характеризують її стан. У випадку неперервного середовища вводять поняття густини енергії - енергія в одиниці об'єму, і густини потоку енергії, що дорівнює добутку густини енергії на швидкість її переміщення. Енергія не утворюється з нічого і не зникає безслідно, а лише перетворюється з одного виду на інший.

Розглянемо, наприклад, як відбувається перетворення енергії в ході гальмування машини. Під час руху машина наділена кінетичною механічною енергією. Коли машина гальмує, колеса вже не обертаються, але машина ще продовжує рухатися якийсь час до повної зупинки, залишаючи на асфальті смуги від шин. Кінетична енергія руху частково перетворюється на внутрішню теплову енергію (шини нагріваються при гальмуванні) та на потенціальну енергію, бо машина може продовжувати рух. Про виконання роботи свідчить переміщення машини. Мірою перетворення одного виду енергії на інший є робота. Один вид енергії може переходити в інший, але сама енергія ніколи не зникає. Прикладом перетворення потенціальної енергії на кінетичну може бути механічний годинник, у якому потенціальна енергія пружини переходить в кінетичну енергію деталей, які вона змушує рухатись. Подібні перетворення відбуваються і з іншими видами енергії. Течія річок наділена кінетичною енергією, яку людина вже давно навчилася використовувати. У наш час гідроелектростанції перетворюють цю енергію на електричну. Щоб збільшити кінетичну енергію течії, потрібно, щоб вода падала з більшої висоти, тому перед станцією будують греблю. Падаючи на лопаті машин, вода передає їм свою механічну енергію. А вже ці складні пристрої перетворюють механічну енергію на електричну. Робота теплових електростанцій ґрунтується на перетворенні теплової енергії на електричну. Горіння природного палива (вугілля, газу, нафти) нагріває воду, яка перетворюється на пару. Як відомо, пара розширюється і таким чином змушує працювати складне обладнання, що виробляє електричну енергію. На атомних станціях на електричну перетворюється атомна енергія. Сонячні батареї перетворюють сонячну енергію на електричну. Наведені приклади дозволяють зробити висновок, що різні види енергії можуть перетворюватися на електричну енергію. Енергія необхідна для роботи будь-якої машини. Потреба машин в енергії задовольняється переважно за рахунок згоряння пального - бензину, газу. За кількістю використання теплової енергії горіння пального в машинах перше місце посідає автомобільний транспорт. Двигуни внутрішнього згоряння перетворюють теплову енергію на механічну. При згорянні пального всередині двигуна нагрівається повітря. Як відомо, повітря при нагріванні розширюється і приводить деталі двигуна в дію. Отже, у машинах речовини, що згоряють, виділяють теплову енергію, яку двигуни перетворюють на механічну енергію, що забезпечує рух.

Висновок

У цілому харчова промисловість є досить енергоємною галуззю, її паливоспоживання в 2010 році становитиме (10,5… 11,6) млн. т умовного палива, споживання електричної енергії (7,3…8,3) млрд. кВт год, теплової (39…51) млн. Гкал. Підприємства харчової промисловості підпорядковані кільком відомствам. На частку Держхарчопрому на рівні 2010 року припадатиме 65\% галузевого споживання палива і близько 50\% електричної енергії.

Встановлено, що останніми роками ефективність енерговикористання в харчовій промисловості значно погіршилась, що зумовлено зниженням обсягів виробництва і неритмічною роботою підприємств, використанням застарілого обладнання, порушенням вимог до експлуатації енергетичного та технологічного обладнання.

У харчовій промисловості понад 80\% галузевого споживання палива витрачається на перетворення його в теплову енергію. У галузі найбільшим споживачем енергоресурсів є цукрова промисловість.

котел опалення енергія димовий

Використана література

1. Алексеев Г.Н. Преобразование энергии. - М., Высш. шк., 1996.

2. Алексеев Г.Н. Основы теории энергетических установок. - М., Высш. шк., 1988.

3. Алексеев Г.Н. Прогнозное ориентирование развития энергоустановок. - М., Просвещение, 1994.

4. Алексеев Г.Н. Энергия и энтропия. - М., Высш. шк., 1978.

5. Капица П.Л. Энергия и физика. - Вестн. АН СССР, 1976, №1.

6. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики. - М., Энергоатомиздат, 1986.

Размещено на Allbest.ru