Теплоснабжение

Классификация пароводяных теплообменников может производиться по различиям в устройстве пароводяных теплообменников, по их эксплуатационным характеристикам и по назначению. С точки зрения характеристик подогреватели делятся на

  • произведенные в соответствии с ГОСТ 28679-90;
  • подогреватели с улучшенными характеристиками.

Также применяется деление на

  • подогреватели низкого давления;
  • подогреватели высокого давления.

По устройству пароводяные теплообменники разделяются на

  • проточные подогреватели;
  • емкостные подогреватели,

а также на

  • горизонтальные и вертикальные модели;
  • с одно-, двух-, четырёхходовым и т.д. током воды в трубном пучке;
  • с прямыми или U-образными трубами, различными видами компенсаторов и т.д.

Деление по назначению (для горячего водоснабжения или отопления, бытовые, коммунальные, промышленные) во многом условно, и зависит от технических параметров подогревателя определённой модели – его максимальной производительности, температурного режима, габаритов и т.д.

Необходимые пояснения

1. Подогреватели по ГОСТ 28679-90. Данный государственный стандарт, вступивший в действие с января 1992-го года, определяет пароводяные подогреватели (ПП) как горизонтальные кожухотрубные теплообменники с плавающей головкой, приспособленные для использования в умеренном и тропическом климате в условиях теплоизолированных или кондиционируемых закрытых помещений. Предполагаются два типа подогревателей, различающихся формой крышек распределительных камер – эллиптической или плоской (соответственно, ПП1 и ПП2).
Этим же стандартом определены некоторые граничные параметры пароводяных подогревателей ПП. В частности, максимальное давление сетевой воды в трубах трубного пучка ограничено 1,6 МПа (16,0 кгс/см²), давление греющего пара в кожухе – 0,7 МПа, температура пара – не более 250 градусов Цельсия.

В то же время, современные усовершенствованные пароводяные теплообменники способны выдерживать давление воды в 7,35 МПа, давление пара в 1,57 МПа и его температуру в 425 °C . Условия размещения таких теплообменных аппаратов также несколько шире, чем у стандартизированных; по конструкции они могут быть не только горизонтальными с плавающей головкой, но и вертикальными, с U-образными трубами и т.д.

На первый взгляд, усовершенствованные подогреватели обладают явно превосходящими характеристиками, и их использование может оказаться более экономически выгодным и технологически оправданным. Больший разброс моделей и их характеристик позволяет выбрать и/или заказать агрегат, оптимально соответствующий конкретным техническим условиям.

Однако, с другой стороны, водоподогреватели, произведенные по ГОСТ 28679-90, являются безусловно проверенными временем теплообменными аппаратами с заложенным в конструкцию запасом прочности, который ещё более увеличивается за счёт использования современных материалов и технологий изготовления – как следствие, срок необслуживаемой эксплуатации паровых теплообменников ПП может превышать аналогичный срок для усовершенствованных моделей. Кроме того, стандартизированные габаритные размеры и прочие характеристики позволяют заменять отработавшие ресурс аналогичные подогреватели без необходимости модификации остальной системы, а простая горизонтальная конструкция с фланцевым присоединением крышек распределительных камер обеспечивает удобство разборки для планового ТО.

2. Подогреватели низкого давления (маркировка ПН), предназначены для эксплуатации при максимальных показателях давления воды в трубном пучке до 1,6 МПа. Паровые теплообменники такого типа наиболее распространены и подходят для решения самого широкого круга задач
Подогреватели высокого давления (ПВ) представляют собой кожухотрубные теплообменные аппараты вертикального типа с U-образными трубами трубного пучка. Они используются для подачи подогретой воды в специфических системах, где такое давление требуется согласно особым техническим условиям – к примеру, применяются для подогрева питающей воды в котлах ТЭС (тепловых электростанций).

Высокое давление в агрегате и специфические условия эксплуатации обуславливают необходимость дополнительного оборудования – дифманометров, клапанов для отсоса воздуха, аварийного слива воды и др.

3. К проточным подогревателям относятся вышеупомянутые кожухотрубные подогреватели ПП, ПН и ПВ. В них подогрев воды производится при постоянном наличии тока воды, которая проходит сквозь трубы трубного пучка, в то время как перегретый пар проходит внутри кожуха. Диаметр кожуха у проточных водоподогревателей незначительно больше диаметра трубного пучка.
Емкостные водоподогреватели (маркировка ВПЕ), иногда называемые также емкостными пароводяными бойлерами, имеют свою специфику, отличающую их от проточных подогревателей.

  • Во-первых, траектория движения теплоносителей – воды и пара – у них «противоположная»: пар проходит сквозь U-образные или «змеевиковые» трубы, а вода – сквозь кожух.
  • Во-вторых, кожух имеет увеличенный объём, его диаметр значительно превышает диаметр трубного пучка, благодаря чему в кожухе создаётся определённый «запас» подогретой воды.
  • В-третьих, благодаря этим конструкционным особенностям, емкостные подогреватели могут использоваться в системах с необходимостью не постоянной подачи, а периодического забора подогретой воды для организации бытового, коммунального, производственного горячего водоснабжения.


Рабочее давление подаваемой в емкостной подогреватель воды не должно превышать 0,5 МПа, что в 2,5 – 3 раза меньше, чем у паровых подогревателей низкого давления и до 14,5 раз меньше, чем у водоподогревателей ПВ.

Теплопередача (теплообмен) заключается в том, что тело с более высокой температурой передает тепло телу с температурой ниже, пока не наступит относительное термодинамическое равновесие. При этом среды разделены либо твердой стенкой, либо другой поверхностью. Относительное термодинамическое равновесие предполагает, что в итоге величины вроде температуры будут примерно равняться друг другу.

Деятельность различных видом теплообменников основывается на разных физических процессах – в зависимости от механизмов теплопередачи:

  • На теплопроводности
  • На конвекции
  • На тепловом излучении.


Теплопроводность

Процесс теплопроводности характеризуется способностью тел переносить энергию с помощью движущихся частиц. К таким частицам относятся молекулы, атомы, электроны и другие. Теплопроводность выше в твердых телах и меньше – в газообразных, это известно еще из школьного курса: молекулы в газах находятся дальше друг от друга, поэтому заявленный вид теплопередачи происходит медленнее. Интенсивность теплообмена связана с коэффициентом теплопередачи.

Кожухотрубные, спиральные, пластинчато-ребристые, секционные и другие теплообменники осуществляют обогрев за счёт теплопроводности.В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделяются стенкой, в регенеративных происходит поочередное взаимодействие горячего и холодного теплоносителя с определенной поверхностью.

Конвекция

При конвекции внутренняя энергия передается потоком или струйно.
Конвекция бывает двух видов:

  • вынужденная — при содействии внешних сил; инструментами могут выступать вентилятор, насос, смешивающий прибор.
  • естественная — при нагреве происходит перемещение слоев воздуха.


Действие конвектора как отопительного прибора основано на этом механизме теплопередачи. Благодаря естественной термогравитационной конвекции нагретый воздух поднимается выше, а на его место приходит менее теплый, который находился наверху — так постепенно нагревается помещение.

Естественная конвекция ответственна за многие природные явления — в том числе за образование облаков. Искусственная конвекция влияет на работу сухих градирен — драйкулеров, которые осуществляют свою работу с помощью вентиляторов.

Тепловое излучение

Веществу свойственно излучать электромагнитные волны. Тепловое излучение как механизм теплопередачи основывается как раз на электромагнитном излучении, появляющимся из-за внутренней энергии, которым обладает тело. Чем выше температура вещества, тем выше излучение. Другие тела могут улавливать излучение или же отбрасывать его. Известно, что темные предметы легче поглощает излучение. Светлым предметам свойственно отражать излучение. Так, к примеру, тепловым излучением обладает металл в нагретом состоянии.

Многие искусственные источники освещения работают за счёт теплового излучения — в том числе лампы накаливания. В обогреве помещений также применяется механизм излучения — широко применяются инфракрасные обогреватели, излучателями служат галогенные, кварцевые, а также карбоновые лампы. Особенностью ИК-обогревателя является последовательность нагрева: при его действии сначала нагреваются предметы (например, мебель) и только потом от предметов нагревается воздух.

Синоптики в прогнозах говорят, что может повториться лето 2017 года. Оно подарило некомфортный холодный июнь и жаркий душный июль. Видимо, насладиться этим временем года сильно не выйдет. Заранее планируйте отпуска, вылазки на дачу, кутежи с друзьями и романтические туры со вторыми половинками. Задуматься над вопросом полива стоит огородникам: может, стоит устроить на участке капельную систему полива или установить автоматическую систему полива.

Если система подпитки автоматическая, то отключать её не имеет смысла.