Водяной пар

 

Водяной пар вырабатывается в паровых котлах, которые устанавливаются в специальном помещении -котельной. Выработанный пар из котельной по паропроводам передается в цехи предприятия.

Современные паровые котлы различаются: а) по конструкции - котлы газотрубные и водотрубные; б) по расположению поверхности нагрева в пространстве - котлы горизонтальные и вертикальные; в) по циркуляции воды в котле -котлы с естественной и принудительной циркуляцией; г) по давлению пара: котлы низкого давления - до 14,7* 10⁴-15,7*10⁴ Н/м² (15-16 атм)¹, среднего давления -до 29,4*10⁴- 34,3*10⁴ Н/м² (30-35 атм) и высокого давления -до 765,2*10⁴ Н/м³ (180 атм) и выше; д) по производительности -котлы большой и малой производительности.

Под паропроизводительностью понимается общее количество пара в тоннах, вырабатываемое котлом в 1 ч.

Паровые котлы вырабатывают насыщенный п а р, т. е. пар, имеющий максимальную плотность и упругость при определенном давлении и температуре. Состояние насыщенного пара соответствует такому процессу парообразования, при котором в паровом пространстве находится максимально возможное количество молекул. Насыщенный пар может быть влажным и сухим.

Влажным насыщением называется пар, получающийся при незаконченном парообразовании и состоящий из смеси пара с капельками воды: температура влажного насыщенного пара равна температуре кипящей воды.

Сухим насыщенным называют пар, который получается при законченном парообразовании. Его температура также равна температуре кипящей воды. Сухой пар характеризуется неустойчивостью состояния- он переходит либо в состояние влажного насыщенного пара (при охлаждении) либо при подводе тепла - в состояние перегретого пара. Давление перегретого пара не изменяется независимо от степени пере-

 

грева. Таким образом, перегретым называется пар, который имеет более высокую температуру, чем насыщенный пар того же давления. Перегретый пар, двигаясь по паропроводу, не конденсируется; понижается только его температура.

Превращение воды в пар при температуре ее кипения связано с расходованием определенного количества тепла, не улавливаемого термометром. Тепло, которое расходуется на превращение воды в пар, называется скрытой теплотой испарения. Полная теплота парообразования складывается из количества тепла, расходуемого для подогрева воды до кипения (энтальпия воды) и из скрытой теплоты испарения. Общее количество тепла, расходуемого на парообразование, соответствует теплосодержанию пара. Таким образом, теплосодержание, или энтальпия, пара - количество тепла в килокалориях или джоулях¹, которое содержится в 1 кг пара (ккал/кг или Дж/кг). Энтальпия пара находится в зависимости от давления, повышаясь с увеличением его. Скрытая теплота испарения при этом несколько уменьшается (табл.2). При конденсации в случае использования пара выделяется тепло в количестве, равном скрытой теплоте испарения.

Таблица 2

Некоторые параметры насыщенного пара

При передаче пара к местам потребления по паропроводам, составленным из металлических труб, из-за потери тепла насыщенный пар конденсируется, а у перегретого пара понижается температура. Потерю тепла значительно уменьшают путем изоляции труб, применяя для этой цели асбест, обрезки пробки, шерстяные и шелковые очесы, инфузорную землю и другие материалы. Тем не менее  даже в хорошо изолированных паропроводах может наблюдаться конденсация пара. Поэтому в местах возможного скопления конденсата устанавливаются водоотделители, соединенные с конденсационным горшком для автоматического удаления конденсата. Устройство конденсационного горшка, работающего на принципе поплавка, имеющего форму стакана, показано на рис. 52. Поступающая в горшок горячая вода заполняет кольцевое пространство под поплавком и поднимает его кверху. В результате прикрепленный к поплавку стержень с клапаном перекрывает отверстие в крышке горш-ка. Затем вода достигает краев поплавка и переливается внутрь. Далее наступает такой момент, когда  поплавок под  тяжестью набравшейся в него воды опускается, открывая тем самым отверстие вверху. Этого достаточно, чтобы вода под давлением пара была вытеснена наружу через трубку вокруг стержня в выходной канал. После этого всплывает поплавок и клапан закрывает отверстие до нового накопления воды в поплавке. Существуют и другие конструкции конденсационных горшков. Если пар в паровых котлах имеет давление, близкое к необходимому

 

для производственных нужд фармацевтического предприятия 3,92*10⁴-4,90-10⁴ Н/м², то в этом случае пар непосредственно подается к аппаратам. Но чаще давление вырабатываемого пара значительно больше необходимого. В этом случае его направляют в пароколлектор (парораспределитель), представляющий собой металлический цилиндр со стенками необходимой прочности, хорошо изолированный. От коллектора отходят паропроводы, снабженные специальными клапанами, называемыми редукционными вентилями. Назначение их - не только впуск и прекращение подачи пара из коллектора в трубы, но и редуцирование, т. е. превращение пара высокого давления в пар более низкого давления. Это имеет место в тех случаях, когда паропровод питает аппарат или систему аппаратов, не требующих того полного давления, под которым находится пар в коллекторе.

Редукционные клапаны работают на принципе выпуска пара через узкие отверстия с дальнейшим резким его расширением. При этом снижается давление пара, а следовательно, и его температура. Совершив работу и отдав часть своего тепла, пар не выводится в атмосферу, а поступает в так называемую обратную линию (рис. 53). При этом отработанный, «мятый» пар попадает в конденсационные горшки, имеющиеся при каждом аппарате или группе аппаратов. Образовавшийся конденсат собирается в один общий трубопровод, по которому самотеком стекает в конденсационный бак, находящийся в котельной ниже

уровня пола, откуда при помощи инжектора после специальной очистки подается в паровой котел. В тех случаях, когда для питания котла конденсата слишком много, он используется для мытья.посуды, душевых и других целей.

27.06.2015