Водотрубные котлы для частных домов. Котлы водотрубные

устройство, принцип работы в промышленной энергетике

Котельное водогрейное оборудование широко распространено в промышленности, где ценится высокая производительность генераторных установок. Такие агрегаты в основном применяют для технологических операций – например, для выработки пара за счет испарения воды. Но не исключается и возможность бытовой эксплуатации, если нужно организовать ГВС на несколько крупных потребителей. В числе наиболее оптимизированных парогенераторных конструкций можно отметить водотрубную. Котел такого типа не уступает многим аналогам по объемам выпуска за единицу времени, но его устройство обуславливает множество ограничений по эксплуатации в тесных условиях.

Устройство агрегата

Наиболее распространена конструкция с двумя барабанами (коллекторами) в основе. Это металлические резервуары, которые соединяются между собой трубами разных диаметров. Также обязательным компонентом является камера сгорания или топка, генерирующая тепловую энергию. К остальным элементам конструкции относятся:

Патрубок для подвода топлива (как правило, жидкостного).
Циркуляционные коммуникации для воды.
Входы и выходы для воды.
Выпускной канал для слива воды.
Перегородки (если речь идет о замкнутой системе котла в защитном корпусе).
Дымоход.
Паровой сепаратор.

Большинство элементов конструкции водотрубного котла изготавливается из жаростойкого стального сплава. Встречаются и чугунные модели, но их можно использовать, если условия эксплуатации допускают установку тяжеловесных агрегатов. Трубчатые и фурнитурные элементы частично могут выполняться и на основе огнестойкой керамики, которая практичнее металла. Окно топки и ряд других зон возможного наблюдения изготавливают из жаростойкого стекла, прошедшего закалку.

Вспомогательные элементы конструкции

Опционально в состав котла могут входить и дополнительные устройства, расширяющие возможности и удобство применения оборудования. В их числе можно отметить следующие приспособления:

Пароперегреватель. Предназначен для наращивания температуры пара до 100 °C и выше. Сама по себе конструкция водотрубных агрегатов не ставит целью доведение температурного режима пара до определенных величин. Как правило, целевой точкой работы является именно эффект испарения. В свою очередь, конвекционные пароперегреватели в зависимости от модели способны доводить температуру выходной смеси до 500 °C, что может потребоваться в некоторых технологических операциях на производствах.

Влагоотделитель. Тоже средство для подготовки пара, которое делает его сухим, выводя излишнюю влагу.
Паровой аккумулятор. Если водотрубный котел не справляется с нагрузками или, напротив, в минимальных объемах заполняет паровую камеру, сбалансировать рабочий режим поможет данное устройство. Аккумулятор отбирает или нагнетает паровые потоки в систему, когда это необходимо.
Устройство для водоподготовки. Вода, как источник генерации, тоже нуждается в соответствующей обработке. Например, специальная система фильтров понижает объем растворенного кислорода, удаляет соли и нежелательные химические реагенты.
Сегодня все реже обходится без автоматических средств управления, но они же поставляются в базовой комплектации с оборудованием. Можно лишь приобрести расширенный комплект контрольно-измерительных приборов, которые позволят комплексно отслеживать параметры давления, температуры, влажности и т. д.

Принцип действия

В исходном положении два барабана заполняются водой – один полностью (водяной), а второй (паровой) наполовину. Во втором коллекторе внутри предусматривается разделительная мембрана, отделяющая воду от пара. Данная граница называется зеркалом испарения. Рабочий процесс начинается с момента разгорания топки, которая сопряжена с теплообменником в виде трубчатой системы с циркулирующей водой. Горячая вода поступает в первый барабан, поддерживая в нем достаточный объем.

Параллельно начинается процесс испарения жидкости в паровом коллекторе водотрубного котла. Принцип работы агрегата основывается на конвективном теплообмене, который может выполняться в естественном безостановочном режиме. Холодная вода из системы центрального водоснабжения проходит базовый уровень фильтрации, затем поступает в теплообменную систему и направляется в барабан нагрева. Далее в зависимости от темпов испарения жидкость постепенно восполняет уровень наполнения парового коллектора. Пар, в свою очередь, или выпускается через дымоход, или же поступает в технологическую зону дальнейшего применения.

Отличия от жаротрубного котла

Разница между этими агрегатами заключается в конфигурации размещения камеры сгорания или в принципе источника тепловой энергии относительно теплообменника и емкости с водой. Во-первых, совсем не обязательна генерация пара. Жаротрубный котел в основном работает на обогрев водой, обеспечивая функцию системы ГВС. Во-вторых, у таких котлов топка размещается в центре конструкции, а емкости с контурами циркуляции воды носят прикладной характер. Они соприкасаются с теплообменником на внешней поверхности конструкции.

Но не только этим отличаются жаротрубные и водотрубные котлы. Разница проходит и по средствам регуляции теплообменного процесса. В конструкции водотрубного агрегата предусматривается экономайзер, благодаря которому изначально холодная вода подвергается предварительному нагреву. Соответственно, дальнейшие реакции теплообмена проходят интенсивнее и с меньшим объемом энергозатрат. С другой стороны, к преимуществам жаротрубного оборудования относят конструкционную простоту и минимальный объем обслуживающих мероприятий при эксплуатации.

Отличия от газотрубного оборудования

В водотрубных агрегатах непосредственным транслятором тепловой энергии выступает горячая вода, наполняющая циркуляционные трубы теплообменника. Получается эффективный и безопасный генератор, который способствует выработке пара. Что касается газотрубных котлов, то техническое исполнение даже внешне может отчасти соответствовать водотрубным конструкциям. Разница заключается лишь в том, что носителем тепловой энергии будут выступать отработавшие в камере сгорания газы. Как это влияет на эксплуатационный процесс? Если принцип работы водотрубного котла допускает полный расход продуктов выработки без остатков до момента испарения и дальнейшего использования пара, то газотрубный котел уже в системе теплообменника должен будет выпускать рабочую газовую среду. Причем для этого предусматриваются толстые патрубки для обеспечения безопасности процесса.

Разновидности водотрубного котла

Основным классификационным признаком является расположение коллекторов. Традиционно конструкции оснащаются горизонтальными барабанами, которые удобно подключать к циркулирующим водоснабжающим контурам. Два коллектора устанавливаются на платформе параллельно, а между ними может размещаться топка с отводными каналами. Если же в техническом помещении недостаточно места, то используются вертикальные водотрубные котлы на специальной коммуникационной подложке. Барабаны цилиндрической формы устремляются вверх, а снизу подводится рабочая жидкость с разными показателями температур. Технологический пар выводится в верхней части.

Судовой водотрубный котел

Конструкция таких агрегатов оптимально подходит для использования в составе морского транспорта. Но и в этом случае используются особые модификации котлов – радиационные. Их отличительной чертой является применение радиационной тепловой энергии, которая так же выделяется в процессе сгорания топлива (обычно дизеля). Обязательное конструкционное условие – верхнее расположение форсунок топки. Еще одной особенностью устройства водотрубного котла для морских судов является совмещение с паротурбинными установками, обеспечивающими промежуточный подогрев пара.

Техническое обслуживание оборудования

Коммуникационная инфраструктура с элементами обвязки достаточно сложна у водотрубных агрегатов, что обуславливает обширный перечень технических мероприятий при диагностике и ремонте. Обслуживающий персонал должен периодически проверять состояние труб на герметичность, производить дефектоскопию функциональных узлов и автоматических средств контроля, а также поддерживать надежность соединений с крепежными элементами. Особое внимание уделяется обвязке теплообменника и коллекторов – малейшие перепады в давлении могут повредить конструкцию, что создаст условия для разгерметизации контура.

Плюсы конструкции

Самое главное достоинство таких котлов в общем семействе паровых агрегатов – это безопасность. Поддерживая оптимальный температурный баланс, можно рассчитывать на долгосрочную эксплуатацию оборудования без аварий и повреждений рабочих органов. Отмечаются и широкие регуляционные возможности водотрубного кота, что подтверждается интеграцией экономайзера с автоматической запорной арматурой. Устройства срабатывают без участия оператора, опираясь на данные установленных алгоритмов термостата. Это дает возможность программировать работу системы на несколько дней вперед.

Минусы конструкции

Принцип работы таких котлов ориентирован на высокую производительность независимо от условий применения. В последнее время этот нюанс играет все большую роль на фоне оптимизации и рационализации производственных мощностей. Массивный корпус и многоуровневые коммуникационные развязки паровых водотрубных котлов заставляют искать альтернативные решения задач парогенерации. Впрочем, не исключается и концепция минимизации устройства данного котла. Но в этом случае будет утрачен высокий КПД, не говоря о возможностях работы в режиме когенерации с параллельным обеспечением работы ГВС. Иными словами, оборудование оптимально подходит для крупных производств, нуждающихся в больших объемах технологического пара, но едва ли пригодится для снабжения потребителей с низкими запросами к целевой энергии.

Заключение

Принципиальным отличием самой концепции водотрубных котлов является принадлежность к классу прямоточного оборудования. Такие установки имеют существенное преимущество перед автономными системами, которое заключается в возможности непрерывного процесса генерации. Даже на пиковом рабочем режиме водотрубные водогрейные котлы способны функционировать длительное время поддерживая то же качество выработки пара. Другое дело, что требования безопасности все же исключают длительные сеансы эксплуатации на высоких мощностях. Что касается автономности, то она применительно к таким котлам выражается в исключении необходимости энергообеспечения. Разумеется, запорная арматура будет нуждаться в питании хотя бы от аккумулятора, но сам процесс циркуляции воды и последующего испарения вполне обходится без электроэнергии.

fb.ru

Водотрубные котлы: варианты самодельных котлов отопления

Содержание статьи

Котел – это стационарный мощный нагреватель для пара или воды. Отопительные системы, которые используются в промышленности, по принципу действия не отличаются от тех, которые устанавливают для отопления частного дома. Давайте разберемся: чем водотрубные котлы отличаются от газотрубных, какой котел лучше поставить в своем жилище и можно ли его сделать своими руками.

Общие сведения о котлах

Котлы классифицируются по разным критериям: по теплоносителю, по типу топлива и по температурному уровню. В свою очередь каждый из типов делится на подтипы. При выборе котла для собственного дома определитесь, какой вид топлива для вас приемлем. Узнайте, есть ли поблизости термальный источник, чтоб задействовать энергию воды. Если рядом проходит газовая магистраль, то выбор очевиден. Также взвесьте потребности семьи в горячей воде, квадратуру и теплопотери дома. Эти показатели дадут возможность рассчитать мощность нужного вам котла.

Котел – это стационарный мощный нагреватель для пара или воды

Паровые и водогрейные

По теплоносителю котлы делятся на водогрейные и паровые. Паровой огнетрубный котел производит пар. В зависимости от того, какой пар он вырабатывает, выделяют промышленные и энергетические котлы.

Паровой котел производит пар

Пар энергетических котлов используют в паровых турбинах для выработки электроэнергии. Поэтому их используют в связке с турбогенераторами на ТЕС и ТЕЦ.

Насыщенный пар промышленных котлов используют для технологических нужд. Его применяют в деревообрабатывающей отрасли (для сушки дорогих пород) и в медицине (для стерилизации инструментов или спецодежды).Водогрейные котлы нагревают воду под давлением. Это значит, что температура воды до кипения не доходит, ее давление во всех точках всегда выше атмосферного. Применяются такие котлы в ТЕЦ, котельных и в жилых домах.

Газотрубные и водотрубные

Как паровые, так и водогрейные системы отопления по конструктивным особенностям делятся на газотрубные и водотрубные котлы.

Газотрубный котел имеет поверхность нагрева из тонких трубок, по которым движется горячий продукт сгорания топлива. За счет воды, находящейся снаружи трубок, происходит теплообмен.Водотрубный котел по конструкции более сложный, чем газотрубный. Поверхность его тоже состоит из трубок, только вода течет внутри них. Кипятильные трубки нагреваются горячим продуктом сгорающего топлива, за счет чего и происходит теплообмен.

Несмотря на множество узлов и агрегатов в конструкции, водотрубные котлы считаются безопасными и транспортабельными. Они легко регулируются и выдерживают высокие нагрузки. Поэтому на них чаще делают ставку собственники домов.

Принципы конструирования котла

Когда речь идет о котле для частного дома, выбор часто зависит от его цены. Значительно сэкономить бюджет можно за счет изготовления отопительной системы из подручного сырья. Специальное оборудование для этого не понадобится. Котел из трубы своими руками изготовить не сложно. Главное – определиться, чем будете топить: дровами, электричеством или нефтепродуктами.

Необходимые материалы

Для изготовления котла из труб понадобятся инструменты, имеющиеся у каждого хозяина. Это дрель, сварочный аппарат, отвертки и гаечные ключи. Материалы тоже можно подобрать из того, что есть в гараже. Для работы понадобятся:

листовой металл или труба большого диаметра;
стальные трубы;
профильные трубы;
радиаторы;
болты и гайки;
дверцы и заслонки.

Металлическая бочка из толстого металла или старая печь заменит трубу, а заслонки и дверцы изготавливаются самостоятельно. В крайнем случае, можно купить готовые. Желательно оснастить трубный котел датчиками контроля и измерения температуры.

Датчики контроля и измерения температуры – это важный элемент для самодельного нагревателя

При выборе материалов, обращайте внимание на их качество. Не используйте металл, если на нем есть ржавчина, коррозия и дыры. Такой котел прослужит недолго. Идеальный материал – это жаростойкая сталь.

Это важно знать!

Изготавливая самодельный котел из трубы учитывайте будущий или имеющийся способ циркуляции теплоносителя в СО. При гравитационной циркуляции водяной бак необходимо поднимать высоко. При этом для подачи воды и ее обрата использовать трубы для разводки больших диаметров. Если по каким-то причинам установлены трубы малого диаметра, урегулировать сопротивление потоку теплоносителя можно с помощью циркуляционного насоса.

Оснащения котла насосом имеет положительные и отрицательные стороны. Плюсы – это экономия денежных средств на трубах меньших диаметров и возможность установить бак не высоко. Минус один: во время отключения электропитания циркуляционный насос тоже отключается. Температура воды очень быстро увеличивается, а скорость ее перемещения по трубам замедляется. Котел перегревается и разрывается под давлением пара. Не всегда, но в 70% случаев.

Чтоб избежать таких ситуаций, патрубки и контуры отопления желательно делать из оцинкованных труб диаметром 32 мм и более. А резьбу герметично зашивать льняной паклей и суриком.

Варианты самодельных котлов отопления

Самодельные водотрубные котлы делятся по видам топлива. Основные типы – дровяные, пиролизные, печные.

Дровяные котлы

Их устанавливают часто. Причина тому – простота конструкции и доступность необходимых материалов. Достоинство таких котлов – универсальность. Дело в том, что топить их можно не только дровами. Идеально нагоняет температуру уголь, торфяные брикеты и другое твердое топливо. Недостаток данной отопительной системы – это низкий КПД.

Дровяной котел можно топить не только дровами

Простейший вариант такого котла воспроизводится из двух труб: одной толстостенной с большим диаметром, другой – с меньшим диаметром. В широкую трубу вставляется более узкая, которая в дальнейшем будет топкой. Свободное пространство между толстостенной трубой и топкой заполняется теплоносителем.

Пиролизный котел из трубы

Он гораздо экономней предыдущего варианта. Процесс горения дерева происходит при высокой температуре (от 200 до 800 градусов) и при нехватке кислорода. Во время сгорания дрова разлагаются на древесный кокс и пиролизный газ. Если к пиролизному газу добавить немного воздуха, он тут же воспламеняется и выделяет тепло в больших количествах. КПД такой конструкции возрастает до 92%. Одна закладка топлива (дров) горит около 12 часов – это в три раза больше, чем в обычном котле.

КПД пиролизной конструкции возрастает до 92%

Конструкция пиролизного котла простая. Его топка разделена на две части. В одну закладывается топливо и медленно горит, пиролизуясь в газ, который догорает во второй части. Таким образом, минимизируется отвод тепла из первой камеры. Разделяются части топки колосником, на котором и лежит топливо. Воздух сквозь него проходит сверху вниз. Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление, необходимо создать принудительную тягу. Для этого устанавливают дымосос. Если котел небольшой, то достаточно поставить дутьевой вентилятор.

Требование к топливу – его влажность не должна превышать 30%, иначе полученный газ смешивается с водяным паром и плохо горит. Такой котел обойдется дороже предыдущего, но за пару отопительных сезонов перерасход денежных средств окупится.

Печной трубный котел

Печное отопление устанавливают в домах без газа

Чаще устанавливается в загородных домах, где нет газа. Данная отопительная конструкция рационально распределяет тепло по всему помещению, благодаря теплообменнику, вмонтированному в топливник печи. Энергия сгоревшего топлива, кроме воды в системе, нагревает стенки печи и дымоходные каналы, которые отдают потом тепло в дом.

Печной котел имеет высокий КПД. Его теплообменник бывает разных форм, в зависимости от используемого материала и дизайнерских задумок. Изготавливают его из труб или листового металла. Главное, при выборе конструкции учитывать то, что количество энергии равно площади поверхности теплообменника. Большую роль играет теплопроводность материала.

Независимо от формы теплообменника, алгоритм монтажа печи остается неизменным. На месте установки котла делается разметка и заливается фундамент. Из красного кирпича выкладывается внешний контур печи. Раствор используют песчано-глиняный. После крепления дверцы выкладывается контур поддувала. Далее в кирпичную коробку устанавливается теплообменник и возводится дымоход. Все, печной котел готов.

Разобравшись, какие бывают водотрубные котлы и как своими руками сделать отопление в доме, можно правильно сэкономить средства. Успехов вам!

Видео: устройство водотрубного котла

Понравилась статья? Поделитесь ей:

trubsovet.ru

Водотрубный котёл - это... Что такое Водотрубный котёл?

Котёл водотрубный — паровой или водогрейный котел, у которого поверхность нагрева (экран) состоит из кипятильных трубок, внутри которых движется теплоноситель. Теплообмен происходит посредством нагрева кипятильных трубок горячими продуктами сгорающего топлива. Различают прямоточные и барабанные водотрубные котлы. По конструкции является противоположностью газотрубному котлу (жаротрубному).

В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова.

Прямоточные котлы

Циркуляция воды в прямоточном котле 1 Питательный насос 2 Экономайзер 3 Испарительные трубы 6 Пароперегреватель 7 В турбину

Прямоточный котёл, как правило, представляет собой змеевик, помещённый в топку. Вода (или другой теплоноситель) прокачивается через него при помощи насоса.

Прямоточные котлы не имеют барабана. Через испарительные трубы вода проходит однократно, постепенно превращаясь в пар. Зона, где заканчивается парообразование, называется переходной. После испарительных труб пароводяная смесь (пар) попадает в пароперегреватель. Прямоточный котел является разомкнутой гидравлической системой. Такие котлы работают не только на докритическом, но и на сверхкритическом давлении.

Барабанные котлы

Вода в этом котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за разницы температур, а следовательно и плотностей среды, в опускных и подъёмных трубах вода поднимается обратно в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

См.также

Ссылки

dic.academic.ru

Котёл водотрубный - это... Что такое Котёл водотрубный?

В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова.

Прямоточные котлы

Барабанные котлы

См.также

Ссылки

dic.academic.ru

Водотрубный котёл — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова.

Прямоточные котлы

Видео по теме

Барабанные котлы

Вода в этом котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за разницы температур, а следовательно и плотностей среды, в опускных и подъёмных трубах вода поднимается обратно в барабан. В нём происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

См. также

Ссылки

wikipedia.green

Водотрубный котёл - Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова.

Прямоточные котлы[ | ]

Барабанные котлы[ | ]

Вода в этом котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за разницы температур, а следовательно и плотностей среды, в опускных и подъёмных трубах вода поднимается обратно в барабан. В нём происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

См. также[ | ]

Ссылки[ | ]

encyclopaedia.bid

Водотрубный котел - Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова.

Прямоточные котлы[ | ]

Барабанные котлы[ | ]

Вода в этом котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за разницы температур, а следовательно и плотностей среды, в опускных и подъёмных трубах вода поднимается обратно в барабан. В нём происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

См. также[ | ]

Ссылки[ | ]

encyclopaedia.bid