Otazky

Co je přirozená cirkulace?

Potrubí kotle na výrobu páry, ohřívané zvenčí horkými zplodinami spalování, musí být zevnitř nepřetržitě chlazeno vodou nebo směsí páry a vody pohybující se v potrubí.

Když se takový pohyb zastaví (stagnace) nebo se dokonce sníží rychlost, může dojít k neuspokojivému odvodu tepla ze stěn potrubí a v důsledku toho k vyhoření kovového potrubí.

Nepřetržitý pohyb vody a směsi páry a vody prostřednictvím spouštěcích a stoupajících potrubí, které se nacházejí v blízkosti kolektorů vody a páry a vody, se nazývá přirozený oběh. Proces přirozené cirkulace je charakterizován takovými pojmy, jako je cirkulační okruh, rychlost cirkulace, rychlost cirkulace, přihřívání k varu atd.

Podívejme se na práci těch nejjednodušších cirkulační okruh. Schéma nejjednoduššího okruhu s přirozenou cirkulací vody a směsi páry a vody je na Obr. 4.4. Uzavřený cirkulační okruh se skládá ze dvou řad potrubí: levé řady 4, teplem vyhřívaný, v jehož trubkách vaří voda a vzniká směs páry a vody, a pravá nevyhřívaná řada 2, jehož trubky jsou naplněny vodou ve stavu blízkém varu. Do kolektorů jsou zavedeny řady potrubí: horní pára-voda 1 a nižší voda 3.

Rýže. 4.4. Schéma nejjednoduššího cirkulačního okruhu

V levé vyhřívané řadě trubek se vlivem varu vody tvoří směs páry a vody, jejíž hustota je menší než hustota vody v pravé nevyhřívané řadě. V důsledku toho v letadle I – I, procházející spodním kolektorem, vlevo je tlačen sloupcem směsi plnící ohřívané trubky a vpravo sloupcem vody plnícím neohřívané potrubí. Vytvořený tlakový rozdíl neboli hnací tlak způsobí pohyb v okruhu. Ve vyhřívaných trubkách levé řady 4 směs páry a vody bude stoupat a v nevyhřívaných trubkách pravé řady 2 voda začne padat. V okruhu bude zavedena přirozená cirkulace vody a směsi.

Na Obr. 4.4 je uvedena výška spodních trubek. Stoupající trubky mají dvě charakteristické výšky: počáteční, nazývanou výška sekce ekonomizéru, a následující, nazývaná výška sekce obsahující páru. V sekci ekonomizéru vyhřívané řady se voda pohybuje nahoru a ohřívá se a vaří. Proto se výška sekce ekonomizéru stoupacích trubek často nazývá výška bodu varu.

Směs páry a vody, pohybující se nahoru, vstupuje do sběrače páry a vody, kde se pára odděluje od vody. Oddělená voda se mísí s kontinuálně dodávanou napájecí vodou a směřuje do pravého pruhu a pohybuje se po něm dolů. Výsledkem je kruhový pohyb. Kruhový pohyb v okruhu neboli cirkulaci zajišťuje hnací tlak, což je rozdíl tlaku vytvářený sloupcem vody ve svodech a sloupcem směsi pára-voda ve stoupačkách. Výraz pro hnací tlak je podobný výrazu pro přirozený tah (gravitaci) a má tvar Pa,

kde	–	tíhové zrychlení, = 9,81 m/s 2 ;
–	hustota vody v nevytápěných spodních trubkách, kg/m 3 ;
–	průměrná hustota směsi páry a vody po výšce potrubí, kg/m3.

Při rovnoměrném kruhovém pohybu se hnací tlak vynakládá na překonání odporu ve stoupajícím a klesajícím potrubí, proto

Část hnacího tlaku mínus hydraulický odpor ve stoupacích potrubích se nazývá užitečný tlak

která se vynakládá na překonání odporu ve svodech. Z (4.19) a (4.20) vyplývá, že

Přečtěte si více

Jak resetovat myčku Hotpoint Ariston?

Rovnice (4.21) se nazývá základní cirkulační rovnice,

Hydraulický odpor ve svodech lze určit podle vzorce

U zvedacích trubek lze hodnotu určit podle vzorce (4.22), ale s nahrazením a za a. Znáte-li a , můžete vypočítat užitečný tlak.

Nyní se na příkladu provozu zvedacích trubek seznámíme s rychlostí cirkulace.

V ustáleném provozním režimu kotle voda vstupuje do potrubí zvedací řady ze spodního sběrače vody a směs páry a vody vystupuje z potrubí. Průtok páry generované v potrubích, kg/s, je několikanásobně menší než průtok vody, kg/s, vstupující do potrubí zvedací řady. Poměr průtoku vody cirkulující v potrubí zvedací řady k průtoku páry vytvořené v potrubích této řady se nazývá cirkulační rychlost řádek

Zvedací řady mají různé vytápění, vstupuje do nich různé množství vody a vzniká různé množství páry. Proto má každá zvedací řada svůj vlastní cirkulační poměr. V řadách umístěných blíže topeništi se vytváří více páry, takže rychlost cirkulace v nich je menší než ve slabě vyhřívaných řadách.

Kromě koncepce cirkulační rychlosti řady existuje koncepce celkové cirkulační rychlosti celého kotle

kde	–	celkový průtok vody cirkulující ve všech stoupacích potrubích kotle, kg/s;
–	celkový parní výkon kotle, kg/s.

Fyzikální význam rychlosti cirkulace spočívá v tom, že ukazuje počet úplných otáček vody v okruhu, dokud se zcela nepromění v páru. Poměr oběhu řádků umístěných v blízkosti topeniště = 4 ÷ 10; pro celý kotel = 40 ÷ 60.

Zastavme se u pojmu rychlost oběhu. Rychlost oběhu se nazývá rychlost vody na vstupu do potrubí zvedací řady. Proto m/s,

kde	–	plocha průřezu potrubí zvedací řady, m 2 ;
–	hustota vody (lze vzít na linii nasycení), kg/m3.

Hodnota určuje spolehlivý provoz zvedacích trubek. Pokles je nebezpečný: vede ke snížení odvodu tepla ze stěn potrubí pohybující se vodou. V lodních kotlích by rychlost cirkulace měla být = 0,3 ÷ 1,5 m/s. Vyšší hodnoty platí pro stoupací potrubí s vysokým tepelným zatížením.

Důležitou vlastností oběhu je přihřívání k varu, který probíhá v bubnech, ve stoupacích potrubích a v sekci ekonomizéru. Uvažujme přitápění až var v horním bubnu, se kterým voda vstupuje do svodů, J/kg nebo kJ/kg.

Z Obr. 4.4 je vidět, že napájecí voda vstupuje do vodní dutiny parovodního bubnu, obvykle z ekonomizéru. Lze tedy určit jeho entalpii (za ekonomizérem). Obvykle se voda v ekonomizérech nezahřívá k varu, takže – (125 ÷ 350) kJ/kg, kde je entalpie vroucí vody při tlaku v horním bubnu.

Ze zvedacích trubek vstupuje do vodní dutiny horního bubnu směs páry a vody. V tomto případě bubliny páry vyplouvají na povrch a pára se shromažďuje v parní dutině nad odpařovacím zrcadlem. Vroucí voda oddělená ze směsi s entalpií je smíchána s vodou přicházející z ekonomizéru a odváděna do svodů. V důsledku toho do svodů vstupuje směs vroucí a nevroucí vody, která má podohřev k varu rovný

Přečtěte si více

Zisková jarní řepka

tedy = 3 ÷ 6 kJ/kg.

Jak se voda pohybuje spádovými trubkami, její tlak se zvyšuje o množství hydrostatického sloupce vody, takže při pohybu vody směrem dolů se zvyšuje přihřívání k varu.

Datum přidání: 2017. 06. 13 ; zobrazení: 1889 ;

Pokud v topném okruhu počáteční teplota chladicí kapaliny přímo závisí na teplotě přívodu topného zařízení, pak se takový okruh nazývá topný okruh bez směšovače nebo „Přímý okruh“. Cirkulaci chladiva v topném okruhu zajišťuje oběhové čerpadlo zabudované v topném kotli nebo samostatné čerpadlo instalované na topném okruhu.

Topný okruh se směšovačem

Pro změnu teploty chladicí kapaliny v topném okruhu vzhledem k teplotě chladicí kapaliny ve zbytku topného systému je zapotřebí topný okruh se směšovačem. Účelem směšovače je snížit výstupní teplotu, aby bylo dosaženo konstantního průtoku tepla v topném okruhu jak při plném, tak i při částečném zatížení.

Výhodou okruhu se směšovačem je: rozdíl teplot systému mezi spotřebitelem a výrobcem tepla, možnost vytvoření více topných okruhů s různými teplotními profily.

Pozornost ! V otopném systému s rozvody vytápění, kde je tlakový rozdíl mezi přívodem a zpátečkou, se doporučuje instalovat hydraulický odlučovač. Čerpadlo topného okruhu vytváří tlak v topném okruhu a na vstupu směšovače tento tlak negativně ovlivňuje kvalitu regulace. Čerpadlo vestavěné do topného kotle (čerpadlo kotle) a čerpadlo topného okruhu jsou v tomto případě zapojeny do série, čímž se zcela naruší charakteristika regulující směšovač a zvýší se spotřeba energie.

Topný okruh se směšováním

Typická schémata zapojení pro topné systémy

Výběr vhodného typu schématu vytápění a dodávky teplé vody je jedním z nejdůležitějších úkolů při vytváření topného systému pro soukromý dům. Nejčastěji se v domech používají schémata vytápění s přirozenou nebo nucenou cirkulací chladicí kapaliny, která se také dělí na schémata vedení jednotrubkových, dvoutrubkových nebo radiálních trubek.

Schéma s přirozenou cirkulací

U takového systému dochází k pohybu chladicí kapaliny v důsledku fyzikálního účinku změn hustoty vody. Voda ohřátá v kotli má nižší hustotu a je vytlačována z kotle zpětným tokem kapaliny. Vytlačená horká kapalina stoupá vzhůru stoupačkou a proudí podél vodorovných linií, které jsou položeny sklon 3-5°. Sklon čar zajišťuje, že se tekutina pohybuje gravitací. Schéma vytápění s přirozenou cirkulací je obtížné realizovat a zároveň je vhodné pouze pro vytápění malých domů – celková délka okruhu nemůže přesáhnout 30 metrů. V současné době se toto schéma pro konstrukci topných systémů prakticky nepoužívá.

Schéma s přirozenou cirkulací

Topný okruh s nuceným oběhem.

V systému s nuceným oběhem dochází k pohybu vody v důsledku tlakového rozdílu mezi přívodním a zpětným potrubím vytvořeným oběhovým čerpadlem. Okruh s nuceným oběhem chladicí kapaliny nemá žádná omezení pro jeho použití. Jeho výkon však závisí na čerpadle a jeho napájení.

Jednotrubkový sériový obvod

Schéma je podobné schématu s přirozenou cirkulací, kromě toho, že pohyb chladicí kapaliny nezávisí na sklonu potrubí a dochází k němu při působení čerpadla. Hlavní nevýhodou takového systému je nemožnost nastavit teplotu každého radiátoru individuálně. Vzniká problém přehřívání prvního radiátoru a nedostatečná teplota posledního radiátoru. Schéma je použitelné pouze v případě výměny starého kotle instalovaného na systému s přirozenou cirkulací a není vhodné měnit celý systém potrubí a radiátorů.

Přečtěte si více

Chřest: Jak si doma vypěstovat chutnou úrodu.

sériové zapojení radiátorů

Jednotrubkové schéma

V jednotrubkovém systému cirkuluje ohřátá chladicí kapalina postupně všemi topnými zařízeními a v každém uvolňuje část své tepelné energie. Tento obvod je nejjednodušší a nejlevnější na stavbu. Jeho konstrukce bude vyžadovat nejmenší množství materiálů a komponentů. Jeho konstrukce však určuje i jeho nevýhody: nemožnost samostatně regulovat přenos tepla pro každý ohřívač, snížení množství předávaného tepla při jeho vzdalování se od kotle.

Jedno trubkový topný systém

Dvoutrubkové schéma

Ve dvoutrubkovém schématu vytápění jsou pro každou z baterií vhodné dvě trubky – horní přívod a spodní zpětný proud. Navíc lze u každé baterie samostatně nastavit přenos tepla řízením průtoku kapaliny skrz ni. Za nepochybné výhody takového systému musíte „zaplatit“ dvojitou sadou potrubí položených v celém domě.

Dvoutrubkový rozvodný systém

Schéma paprsku

Schéma sálavého vytápění se vyznačuje tím, že přes kolektor má každý radiátor svůj vlastní pár trubek pro přívodní a vratné potrubí. Tyto trubky se pak sbíhají na hřebeny přímo u topného zařízení. Možná délka potrubí v takovém systému je výrazně vyšší než dokonce u dvoutrubkového systému. Na potrubí ale nejsou žádné spoje. Aby se teplo rozložilo rovnoměrně mezi všechny baterie, je systém paprsku před použitím vyvážen. Vyvažování spočívá v úpravě průtoku tekutiny pro každou smyčku. V současné době se toto schéma rozšířilo díky své snadné tvorbě a nastavitelnosti.

Schéma zapojení radiálního vytápění

TYPY PALIVA

Pro moderní domácnost je k dispozici mnoho typů topných systémů v závislosti na typu použitého paliva.
Historicky nejstarší topné systémy jsou tuhá paliva. Snadno dostupné uhlí nebo palivové dřevo mají vysoké měrné spalné teplo a jsou vhodné pro skladování a jejich spalování v topeništi navíc lahodí oku hrou ohně. Ale nevýhodou takových systémů je jejich neschopnost fungovat autonomně po dlouhou dobu. Palivové dřevo nebo uhlí je nutné vhazovat do topeniště ručně. Proto se využívají především jako doplňkový zdroj tepla v domě.
Topné systémy využívající kapalná paliva – motorovou naftu nebo topný olej – jsou zbaveny nevýhod pevných paliv. Palivo může být do kotle dodáváno automaticky. Systém využívající takové palivo bude autonomní a nebude vyžadovat zásah člověka do jeho provozu. Autonomie takového systému je omezena pouze dodávkou paliva. Proto u větších domů, kde bude spotřeba paliva vysoká, může použití takového systému vést ke značným počátečním nákladům na instalaci velkokapacitní palivové nádrže.
Plynové topné systémy jsou ušetřeny nákladů na organizaci skladování paliva – hlavní plyn vstupuje do domu zvenčí a není třeba jej skladovat. Kromě toho je plyn také levnější než kapalné palivo. Existují také plynové topné systémy, které nejsou napojeny na plynovod, ale ukládají potřebnou zásobu plynu ve zkapalněné formě do plynojemů (plynojemů). Takové systémy jsou u nás spíše exotické než běžný jev. Pro bezpečné používání vyžadují plynové topné systémy pečlivější instalaci, použití přídavných zařízení a zvýšená bezpečnostní opatření.
Nejjednodušší, nejbezpečnější a nejpohodlnější pro instalaci je elektrický topný systém. Pohodlí a jednoduchost takového systému jsou kompenzovány vysokými náklady na jeho použití pro vytápění. Takový systém je také zcela závislý na vnějším zdroji elektřiny: není možné skladovat elektřinu a výkon nezávislého generátoru pravděpodobně nebude stačit k vytápění domu. Elektrické vytápění se proto nejčastěji používá pro místnosti a objekty, kde není nutné udržovat teplotu v místnosti po celý rok a 24 hodin denně.
Existují také kombinované topné systémy, které využívají několik druhů paliv současně. Typicky jeden typ paliva zajišťuje konstantní ohřev a druhý je k dispozici po omezenou dobu za den nebo za určitých klimatických podmínek. Příkladem druhého typu paliva může být jak již zmíněná pevná paliva, tak i tak exotické zdroje tepelné energie, jako jsou solární termální systémy, větrné turbíny, geotermální ohřívače, ale i tepelná vzduchová čerpadla.

Přečtěte si více

Kompletní průvodce: Body tání PVC při vstřikování plastů - BOYI

CHLADICÍ KAPALINA

Topné systémy mohou používat různá média k přenosu tepla z ohřívače do místa, kde bude médium uvolňovat teplo do vytápěného prostoru. Toto médium se nazývá chladicí kapalina. Nejběžnějšími systémy jsou nyní kapalné chladicí systémy (ohřev vody). Používají vodu nebo nemrznoucí směs – směs vody a etylenglykolu, která má nízký bod tuhnutí. Tyto systémy jsou univerzální v typu použitého paliva a mohou vyřešit problém vytápění téměř každého domu, protože mají mnoho schémat připojení, liší se vlastnostmi a náklady na instalaci.
Běžné jsou také elektrické systémy, kde je chladicí kapalinou elektrický proud. Snadno se instalují a obsluhují a jsou poměrně univerzální, ale jako zdroj tepla využívají pouze elektřinu. Proto ty vysoké provozní náklady.
Méně časté v soukromých domech jsou systémy s přenosem tepla vzduchem. V takových systémech teplo vstupuje do místnosti s ohřátým vzduchem, který tam vstupuje systémem vzduchového potrubí. Takové systémy jsou účinné pro velké budovy a vyžadují instalaci vzduchovodů s velkým průřezem. Proto nejčastěji takové systémy vytápějí průmyslové, kancelářské a administrativní budovy.
No a jako zastaralé a prakticky nepoužívané systémy lze zmínit systémy, kde jako chladivo slouží pevný materiál. Nejviditelnějším příkladem jsou cihlová nebo kovová kamna.

JEDNOOBVODOVÉ A VÍCEOBRUHOVÉ SYSTÉMY

Okruh je uzavřená nebo otevřená trasa, po které se chladivo pohybuje a přenáší energii z ohřívače na spotřebitele tepelné energie.
Jednookruhový otopný systém má pouze jeden okruh a jsou k němu připojeny všechny radiátory, radiátory, konvektory a všechna další zařízení, která uvolňují teplo do okolí. Ve víceokruhovém topném systému mohou být dva, tři nebo více takových okruhů. V tomto případě lze jeden okruh použít pro vytápění a zbytek pro jiné potřeby, například pro ohřev vody ve vodovodním systému nebo vytápění vytápěné podlahy kapalným chladivem, zásobování teplem skleníku nebo zimní zahrady a podobně.

Ve víceokruhovém topném systému mohou být dva, tři nebo více takových okruhů. V tomto případě lze jeden okruh použít pro vytápění a zbytek pro jiné potřeby, například pro ohřev vody ve vodovodním systému nebo vytápění vytápěné podlahy kapalným chladivem, zásobování teplem skleníku nebo zimní zahrady a podobně.