Давление насыщенного пара

Назначение и классификация водяных экономайзеров.

Водяной экономайзер предназначен для подогрева питательной воды теплотой уходящих газов. Установка экономайзера позволяет получить экономию топлива от 5 до 12 %.

В экономайзере отопительного котла теплота продуктов горения топлива используется для предварительного подогрева или частичного испарения питательной воды, поступающей в барабан котла.

В зависимости от температуры подогрева воды экономайзеры делят на:

- некипящие;

- кипящие.

В некипящих экономайзерах по условиям надежности их работы подогрев воды осуществляется до температуры на 20 °С ниже температуры насыщенного пара в паровом котле или температуры кипения воды при рабочем давлении в конкретном водогрейном котле.

Насыщенный пар.

Е сли сосуд с жидкостью плотно закрыть, то сначала количество жидкости уменьшится, а затем будет оставаться постоянным. При неизменной температуре система жидкость - пар придет в состояние теплового равновесия и будет находиться в нем сколь угодно долго. Одновременно с процессом испарения происходит и конденсация, оба процесса в среднем компенсируют друг друга.

В первый момент, после того как жидкость нальют в сосуд и закроют его, жидкость будет испаряться и плотность пара над ней будет увеличиваться. Однако одновременно с этим будет расти и число молекул, возвращающихся в жидкость. Чем больше плотность пара, тем большее число его молекул возвращается в жидкость. В результате в закрытом сосуде при постоянной температуре установится динамическое (подвижное) равновесие между жидкостью и паром, т. е. число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. Это определение подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

Давление насыщенного пара.

Что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объем? Например, если сжимать пар, находящийся в равновесии с жидкостью в цилиндре под поршнем, поддерживая температуру содержимого цилиндра постоянной.

При сжатии пара равновесие начнет нарушаться. Плотность пара в первый момент немного увеличится, и из газа в жидкость начнет переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Ведь число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, зависит только от температуры, и сжатие пара это число не меняет. Процесс продолжается до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара, а значит, и концентрация его молекул не примут прежних своих значений. Следовательно, концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема.

Так как давление пропорционально концентрации молекул (p=nkT), то из этого определения следует, что давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объема.

Давление p_н.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.

В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное (до 15 %) ее испарение.

В зависимости от металла, из которого изготовляют экономайзеры, они могут быть:

- чугунными;

-стальными.

Чугунные экономайзеры используют при давлении в барабане котла не более 2,4 МПа, а стальные могут применяться при любых давлениях.
Чугунный водяной блочный одноколонковый экономайзер выполняется из оребренных труб 3 (рис. 18), соединяемых между собой посредством калачей. Питательная вода проходит последовательно по всем трубам снизу вверх, а продукты горения проходят через зазоры между ребрами труб. В чугунных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера. Для очистки поверхности нагрева водяные экономайзеры имеют обдувочные аппараты.

Блочный одноколонковый чугунный водяной экономайзер:

а-продольный разрез; б-поперечный разрез; 1-заслонки; 2-обдувочное устройство; 3-чугунные оребренные трубы; 4-газоход.

Рис. 2.12а Общий вид пакета экономайзера: 2 - трубные змеевики; 3 - коллектор; 7 - опорная балка; 8 - опорные стойки.

Рис. 2.12 б, в: 1 - обмуровка конвективной шахты; 2 - трубные змеевики; 3 - коллектор; 4 - теплоизоляционная засыпка камеры; 5 - металлическая обшивка; 6 - огнеупорная обмазка; 7 - опорная балка; 8 - опорные стойки.

В соответствии с требованиями Ростехнадзора экономайзеры некипящего типа должны быть отключаемыми по водяному тракту и тракту продуктов горения, т. е. должны иметь обводные (бай-пасные) линии в отопительном котле.
Устройство обводного газохода в отопительном котле для отключения индивидуального водяного экономайзера по тракту продуктов горения необязательно при наличии сгонной линии, обеспечивающей возможность постоянного пропуска воды через экономайзер в деаэратор в случае повышения температуры после него. Сгонной линией пользуются при растопке котла.

На входе воды в экономайзер и выходе из него должны быть установлены два предохранительных клапана и два запорных вентиля. Кроме того, необходимы манометр, вентиль бвоздушника для удаления воздуха при заполнении системы водой, вентиль на дренажной линии для слива воды из экономайзера, обратные клапаны.

Стальные трубчатые экономайзеры изготовляются из труб 028...38 мм, которые изгибают в змеевики 2, ввальцованные или вваренные в коллекторы круглого или квадратного сечений, размещаемые за пределами газохода.
Змеевики располагают в шахматном порядке и подвешивают с помощью специальных подвесок или опирают на опорные балки. Для выдерживания заданного шага между змеевиками служат дистанционные гребенки.