Принцип работы парового котла

Принцип работы паровых котлов

Алгоритм работы паровых котлов организован на нагреве воды до точки кипения, преобразования ее в паровую фазу с различными параметрами. Процесс реализуется за счет организации контролируемого уровня воды в котле и образовании зеркала испарения.

Уровень воды в котле контролируется датчиками уровня. При пуске котла питательный насос закачивает в зону нагрева (испарения) воду до точки верхнего рабочего уровня. При включении горелки или организации горения твердого топлива вода нагревается, начинается процесс испарения.

При достижении нижнего рабочего уровня (после испарения объема воды) вновь включается питательный насос, уровень поднимается до верхнего рабочего. Работа продолжается в циклическом режиме. Кроме рабочих уровней существуют уровни безопасности – верхний и нижний аварийные.

При достижении уровня воды нижнего аварийного предела возможно повышение давления до аварийных значений. При преодолении верхнего аварийного уровня происходит заброс пароводяной фазы теплоносителя в магистральный паропровод и возникновение сильнейших гидравлических ударов. Гидроудары могут разрушить оборудование.

Автоматика котла поддерживает контроль за значениями уровня воды, давлением пара – при превышении заданных параметров оборудование отключается по блокировке. При сбое автоматики срабатывают механические устройства – предохранительные сбросные клапан, выводящие избыток пара за пределы рабочей зоны.

При работе паровых котлов не требуется организации блока циркуляции пара по сети потребления – пар движется благодаря подпору давлением от новых объемов, испаряемых в котле.

В замкнутой системе пар отдает теплоту, конденсируется и возвращается в зону котла, чаще всего с помощью насоса из конденсатосборника. Конденсат не требует химической подготовки и может вновь использоваться для питания котла.

В открытых системах, без возврата конденсата (или частичным возвратом), запас воды пополняется из водопровода. При этом вода должна проходить подготовку – очищаться от солей жесткости, кислорода, посторонних примесей. Возможно применение антикоррозионных добавок, контроля за уровнем pH (водородного показателя), нейтрализация щелочности воды.

Принцип работы пароочистителя

Не так давно на прилавках магазинов стало возможным встретить пароочиститель. Он представляет собой агрегат для эффективной и тщательной очистки паром, а также дезинфекции, таких поверхностей как пол, двери, окна, ванная комната, сантехника, плитка и кафель, сидений в автомобиле, а также одежды.

Главное преимущество оборудования заключается в его способности полной дезинфекции помещения без применения химических препаратов за счет подачи высокотемпературного пара, который выпрыскивается под высоким давлением. Такой прибор будет крайне полезен в семьях с маленькими детьми.

Для удобства эксплуатации оборудования в комплекте с ним идут различные насадки: для пола, для мытья окон, сопла для труднодоступных мест, углов и щелей, точечное сопло со щеточной насадкой, насадки-пылесосы, насадки-утюги, мощное сопло, пистолет-распылитель.

Преимущества агрегата

Перечисляя достоинства прибора, можно остановится на таких его качествах, как:

Способность очищать практически все поверхности.
Дезинфицировать и обеззараживать за счет того, что пар идет под давлением и высокой температурой.
Не оставляет следов от разводов и накипи.
Безвреден для здоровья.

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

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.

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

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 супер-эффективной, но и очень горячей.

Сравнительная таблица типов котлов

Горизонтальный парогенератор	Жаротрубный паровой котел	Парогенератор Clayton
Качество Пара
Влажный пар.Низкое качество.	Влага переносится с водной поверхности. Увеличивается при резком потреблении пара.	Качество пара является наилучшими доступными от любого парового котла. Сухой насыщенный пар – 99,5 %.
Быстрый Старт
Короткое время нагрева, так как содержит мало воды. Но большие потери при старте, потому что требует частой продувки.	Время старта может колебаться возле 60 минут, так как внутри котла находится большая масса воды и стали.	Старт в пределах пяти минут из холодного состояния. Малые потери тепла при старте. Дежурная горелка розжига может использоваться для более быстрого старта.
Быстрая Реакция
Может реагировать быстро, но давление пара сильно колеблется.	Характерная задержка создания пара ограничивает операционную гибкость	Моментальная реакция. Быстрое увеличение потока пара возможно без потери температуры и давления.
Безопасность
Нет доступной информации.	Паровые взрывы могут быть вследствие неконтролируемого высвобождения энергии, что содержится в имеющейся воде в условиях насыщения – условиях, которые существуют в паровых жаротрубных котлах	Никогда не было парового взрыва в парогенераторах Clayton. Конструкция Clayton исключает необходимость накапливать большое количество воды.
Контроль над накипью
Возможное быстрое образование накипи.	Накипь может образовываться благодаря малой скорости воды. Нежелательна в паровом жаротрубном котле, потому что влияет на теплопередачу и водяные предохранители.	Накипь легко проявляется без надобности во внутреннем осмотре. Своевременно можно предпринять необходимые меры.
Предохранители уровня воды
Ограниченные и ненадежные предохранители водной аварии.	Потеря уровня воды – одна из самых распространенных причин катастрофических аварий в паровых жаротрубных котлах.	Парогенератор Clayton не имеет определенного уровня воды и поэтому контроль уровня воды не нужен.
Работа горелки
Частое включение / выключение горелки может повлечь увеличение потребления топлива.	Когда пар не потребляется, горелка должна постоянно включаться/выключаться. Это влечет потерю энергии и частое техобслуживание.	Имеется горелка с полной модуляцией.Парогенератор Clayton выключен, когда пар не нужен.
Техническое обслуживание
Высокий износ горелки и ее сопутствующих устройств, а также водяной насос нуждается в частом техобслуживании. Преждевременная коррозия.	Стоимость ремонта повреждения от коррозии может быть значительной.	Парогенератор Clayton спроектирован для нечастого технического обслуживания.
Резерв пара
Нет резерва пара. Генератор может кипеть, когда потребление пара избыточно.	Резерв пара – количество между максимальным и минимальным рабочим давлением, – как правило, около 2 минут.	Профиль давления пара надежно придерживается с использованием предохранителей генератора.
Автоматическая работа
Требует хорошо наученных операторов.	Паровой котел должен быть запущен под контролем оператора и должен постоянно контролироваться.	Парогенератор Clayton может запускаться и работать полностью автоматически без контроля. Это исключает человеческую ошибку.
Эксплуатационные Расходы
Нет доступной информации.	Высшие эксплуатационные расходы вследствии неэффективной конструкции.	Известен своим конструкторским преимуществом высокой эффективности, благодаря принципу противотока.
Размеры и Вес
Малые размеры и вес.	Как правило, в 3-4 раза больше размеры от парогенератора Clayton и вплоть до 7 раз более тяжелые.	Небольшие размеры и вес означают малые затраты на монтаж и больше возможностей расположения. Отдельное помещение не нужно.
Потери на продувку
Нет продувки. Загрязняющие вещества остаются в паре.	Низкий допустимый уровень растворенных веществ и поэтому продувка должна быть исполнена со всей массы воды как регулярная процедура технического обслуживания.	Высокий допустимый уровень растворенных веществ и очень небольшое количество продувки. Автоматическая линия продувки составляет всего лишь 10 мм.

Преимущества и недостатки парогенератора

Бытовой парогенератор обладает многочисленными преимуществами, которые делают прибор очень востребованным в применении. В частности:

подходит для работы с любой одеждой, поскольку подает пар с низким уровнем влажности;
за счет высокотемпературного воздействия разглаживает самые сложные заломы и ткани, сложенные в несколько слоев;
деликатно очищает и разравнивает тонкое белье и одежду из чувствительных материалов;
помогает создавать аккуратные и долговечные стрелки на брюках;
упрощает обработку постельного белья и махровых полотенец;
позволяет чистить и разглаживать шторы, портьеры и верхнюю одежду;
значительно ускоряет процесс обработки вещей;
подходит для паровой чистки твердых поверхностей;
позволяет выполнять дезинфекцию текстиля и ликвидировать паразитов в матрасах и обивке.

Если парогенератор оснащен достаточно вместительным резервуаром, то при работе в него не потребуется постоянно доливать воду.

Некоторые модели парогенераторов позволяют пополнять бак свежей водой даже без отключения прибора от работы

Несмотря на многочисленные преимущества агрегата, при его использовании нужно учитывать и некоторые минусы. К недостаткам относят:

необходимость периодической чистки от накипи, особенно при использовании жесткой водопроводной воды;
большие габариты — агрегат требует места для хранения, и перед включением в работу также необходимо освободить для прибора достаточное пространство;
наличие сразу двух проводов — шланга для пара и сетевого кабеля, которые необходимо аккуратно сматывать и компактно укладывать рядом с устройством после его выключения;
высокую цену — хороший мощный парогенератор стоит довольно дорого.

При использовании устройства для продления сроков его работы рекомендуется заливать в бак фильтрованную или дистиллированную воду. Известковые отложения все равно будут появляться в резервуаре и на внутренних элементах прибора, однако процесс окажется более медленным, чем при применении водопроводной неочищенной жидкости.

Чем парогенератор удобнее утюга

Парогенератор и утюг с опцией подачи пара обладают значительным сходством. Но по возможностям они сильно отличаются друг от друга. Принцип действия парогенератора делает его гораздо более удобным и функциональным в работе:

Утюг разглаживает ткани главным образом контактным способом при помощи раскаленной подошвы. Подача пара является только вспомогательной функцией. Горячая взвесь выходит из платформы прибора в небольших объемах и не разглаживает самых сложных заломов. Парогенератор предназначен именно для работы с максимально плотным текстилем.
Пар в обычном утюге достаточно влажный. В некоторых случаях при глажке с платформы срываются отдельные крупные капли, падают на ткань и оставляют следы. Парогенератор подает практически сухую взвесь и не провоцирует появления белесых разводов даже на темном текстиле.
Емкость для воды в обычном утюге очень маленькая. При интенсивной работе устройства в резервуар приходится все время доливать жидкость, погладить сразу несколько комплектов белья без пополнения отсека не удастся. У парогенератора бак для воды довольно вместительный. Большинство моделей способны работать непрерывно на протяжении нескольких часов.

Кроме того, обычный утюг обладает ограниченным функционалом. Его нельзя использовать для ухода за мягкой мебелью и матрасами, для вертикального разглаживания и очистки штор. Парогенератор является универсальным в применении прибором, подходит, в том числе для санитарных работ во всем доме.

Принцип работы парогенератора делает его особенно удобным для разглаживания и дезинфекции детских вещей

Принцип работы различных функций

Производители предлагают различные функции электроутюгов для обеспечения удобства глажки. Перечислим основные:

автоматическое отключение и терморегулятор;
подача пара;
работа без регулятора;
система против образования капель;
отпаривание в вертикальном положении.

Рассмотрим по отдельности каждый вид.

Автоматическое отключение и терморегулятор

Отключение утюга в автоматическом режиме необходимо в целях пожарной безопасности. В конструкции находится нагревательный элемент. Чтобы не допустить возгорания, предохранитель отключает систему, если она находится:

30 секунд в горизонтальном положении без использования;
около 10 минут без движения вертикально.

Указанные параметры приняты за стандарт безопасности. Основной принцип работы терморегулятора – подбор требуемого режима глажки разных по типу тканей. Это переключатель, при повороте которого выбирается заданное значение нагрева. По его достижению терморегулятор размыкает цепь, подача тока прекращается. Спустя несколько минут процесс возобновляется, нагрев продолжается.

Подача пара

Управление подачей пара осуществляется двумя кнопками. Первая осуществляет поступление пара через отверстия в подошве. При нажатии порция воды нагревается, превращается в пар, который подается к основанию. Если нажать на вторую кнопку, вода поступает к носику и разбрызгивается по ткани. Функция удобна при обработке сильно мятой одежды или белья и помогает тщательно разгладить все складки. В некоторых моделях используется функция парового удара (усиленная струя пара), которая помогает обработать плотную ткань со складками.

Если использовать неочищенную воду из-под крана, это приводит к образованию известкового налета на поверхности нагревательных элементов. Вода более жесткая по своему составу быстрее снижает эффект от нагрева и может привести к неисправности ТЭНов. Нужно следить за появлением ржавых пятен, частичек накипи при использовании бытового прибора. Своевременная очистка нагревательных элементов продлит срок службы.

В дорогой технике есть система фильтрации, которая обеспечивает подачу уже очищенной воды. Единица измерения подачи пара – граммы за 1 минуту. Средний показатель непрерывной подачи – 10-150 грамм/минуту. Если ткань не пересушили перед глажкой, достаточно 30 грамм за 1 минуту.

Работа без регулятора

В некоторых моделях применена функция бытового прибора с отпариванием без регулирования градусов и подачи пара. Производители предлагают пользователям гладить разные типы тканей (шелк, хлопок, лен, шерсть и т.д.) не задумываясь о переключении режимов глажки. Такие модели подходят для тонких тканей, где нет необходимости высоких значений нагревательного элемента. Для плотных изделий модели без регулирования температурного режима лучше не использовать.

Система против образования капель

При парообразовании есть вероятность вытекания из отверстий на подошве капель воды. Причиной этого является инертность – изделие должно нагреться, чтобы набрать нужный режим. Если не все количество жидкости использовано при глажении, противокапельная система не позволит вытечь оставшейся воде из емкости после выключения. При включенном в сеть бытовом приборе она предотвращает от лишних капель на ткани.

Отпаривание в вертикальном положении

Очень удобно обрабатывать вещи горячим паром, не снимая их с вешалки в вертикальном положении. Заметим, контакта подошвы с тканью при таком процессе нет. Применяется такая функция для разглаживания изделий из ткани, которую нельзя выгладить при непосредственном контакте с нагревательным элементом.

Подобрать по характеристикам подходящую модель нужно с учетом следующих правил:

шнур изделия до 2 метров, в оплетке, лучше на вращающемся шарнире;
следует приобретать бытовой прибор с температурной настройкой большого диапазона;
оптимальный вес от 1.5 кг, более легким труднее будет разглаживать ткань.

Какую модель утюга выбрать для использования в быту? На этот вопрос мы постарались ответить, рассмотрев основные принципы работы и устройство основных модификаций.

Виды парогенераторов

Электрический парогенератор — главной особенностью такого вида промышленного оборудования является то, что в нем электрическая энергия превращается в тепловую, то есть в пар.
Один из самых распространённых методов – производство пара при помощи ТЭНов разных мощностей. Данный парогенератор имеет простую конструкцию, недорогой в производстве, им удобно пользоваться, и он легко заменяем, если это необходимо;
Электродный парогенератор. Его основа − электропроводность воды. Принцип работы такого парогенератора в том, что напряжение подаётся на погруженные в воду электроды. Благодаря этому обеспечивается прохождение электрического тока через воду. Так как вода – это прекрасный проводник, то в процессе прохождения сквозь неё тока выделяется Джоулево тепло. И соответственно, под его воздействием происходит превращение воды в пар.
ВЧ-излучение. Такой способ ещё называют индукционным нагревом. В данном случае вода в парообразователе нагревается по принципу действия, схожему с работой СВЧ-печи. То есть образование пара осуществляется при помощи облучения высокочастотных волн. Так как для ВЧ излучения требуются особые меры изоляции его от окружающих, то такой способ в парогенераторах промышленного типа используют довольно редко.
Газовый парообразователь. Такие генераторы способны работать на газообразном топливе всех видов, в том числе на сжиженном газе. Если имеется доступ к магистральному газопроводу, то данный аппарат будет оптимальным вариантом. Главными преимуществами газового парогенератора являются: дешевый энергоноситель (газ); высокий КПД; компактность; простота в установке и в использовании; экологическая безопасность. А также есть возможность получать насыщенный и ненасыщенный пар разного давления. Кроме того, газовый парообразователь взрывобезопасен, так как отсутствует большой водяной объем под высоким давлением.
Дизельный парогенератор. Работает на дизельном топливе и мазуте. Такой генератор обладает высокой мощностью. Его парообразователь, представляет собой одну непрерывную спиралеобразную трубу (змеевик). Имеет камеру сгорания, в которой находятся нагревательные элементы. Данный тип оборудования отличается автономностью, что позволяет устанавливать его в небольших котельных-контейнерах.
Комбинированный генератор высокого давления. Обладает способностью работать на газе и жидком топливе всех видов. Это обусловлено тем, что оборудование имеет горелки разного типа. Такой промышленный парообразователь – самый востребованный на крупных производствах.

Имеется также открытый и закрытый тип парогенераторов. Оборудование первого типа используется в открытой системе, где конденсат не возвращается в генератор. Второй тип установки вырабатывает пар в закрытой системе, предполагающей возврат конденсата назад в парогенератор для того чтобы повторно превратить его в пар.

В основном для получения насыщенного пара в тяжёлой промышленности применяют: газовые, твёрдо- и жидкотопливные, а также комбинированные устройства.

Устройство прибора

На рынке сейчас представлены три разновидности парогенератора:

с постоянной подачей воды — используется в основном в химчистках и автомойках;
с малой подачей воды — устройства небольшого размера, но и также невысокой мощности;
с бойлером — наиболее распространённые паровые станции.

Все виды схожи по общему устройству. Их основными составляющими являются бойлер из нержавеющей стали для нагрева воды, силиконовый шланг с высокой температурой плавления, утюг и насадки. На корпусе располагается панель с регуляторами подачи и температуры пара.

Сам бойлер, по сути, представляет собой совокупность ёмкости для жидкости (есть и в промышленном типе, но в гораздо меньшем объёме), нагревательного элемента, термостата и предохранителя по температуре.

Заключение

Рассмотрев все особенности работы приборов на пару можно заключить, что предназначение каждого имеет свои функциональные особенности. Так, выбирая между агрегатами для уборки дома от загрязнений, понятно, что паровая швабра уступает напольному пароочистителю, который лучше справляется с очищением твердых покрытий. Паровая швабра имеет ряд других преимуществ, таких как относительно небольшие размеры и ценовая категория. Если рассматривать только уборку полов, лучше оставить свой выбор на такой швабре, не переплачивая за более дорогие приборы.

При сравнении пароочистителя и парогенератора, разобравшись в особенностях их работы, понятно, что последний прибор может не только бережно отпарить одежду без особых затруднений, но и очистить вертикальные поверхности от загрязнений.

При сравнении отпаривателя с парогенератором, очевидно, что первый прибор обладает узким профилем действия, он нацелен только на работу с тканью, причем, для дома больше подойдет ручная модель.