Cirkulace vody je pohyb vody v uzavřené smyčce. Cirkulační okruh obecně zahrnuje takové konstrukční prvky kotlů, jako jsou bubny, kolektory, vytápěné a nevytápěné trubky topných ploch. Voda může procházet okruhem opakovaně nebo jednou, přičemž se pohybuje přes topné plochy od vstupu k výstupu.
V závislosti na důvodech, které způsobují pohyb vody, se cirkulace dělí na přirozenou a nucenou.
V parních kotlích dochází k přirozené cirkulaci, protože hnací tlak v okruhu je vytvářen rozdílem hustot vody a páry. V tomto případě se každý kg vody může postupně proměnit v páru, opakovaně procházející okruhem, nebo se přeměnit v páru při jednom průchodu topnou plochou.
Nucený oběh vody se provádí pomocí čerpadla. Používá se v teplovodních kotlích a ekonomizérech vody a je přímoproudý.
Při jakémkoli typu cirkulace a způsobu její organizace musí voda a pára generovaná v okruhu spolehlivě chladit kov, což je nezbytné pro bezproblémový provoz kotlů.
Přirozená cirkulace vody v parních kotlích. Uvažujme princip fungování přirozené cirkulace na příkladu cirkulačního okruhu bočního síta pece (obr. 10).
Rýže. 10. Schéma nejjednoduššího obvodu přirozené cirkulace:
1 – sběrač; 2 – svod; 3 – horní buben; 4 – sítové (zdvihací) trubky.
Napájecí voda je přiváděna do horního bubnu kotle 3. Z něj voda klesá spádovým potrubím 2 a vstupuje do kolektoru 1. V tomto úseku okruhu není do vody přiváděno teplo (potrubí je tepelně izolováno s šamotová stěna) a teplota vody zůstává pod teplotou nasycení při daném tlaku páry v kotli
Z kolektoru vstupuje voda do vyhřívaných trubek síta 4 a stoupající skrz ně se zahřívá k varu, vaří a částečně se mění na páru. Výsledná směs pára-voda se zavede do bubnu, kde se rozdělí na vodu a páru. Pára opouští kotel a voda se mísí s napájecí vodou a znovu vstupuje do cirkulačního okruhu.
Úsek stoupacího potrubí, kde se voda zahřívá k varu, se nazývá ekonomizér a úsek obsahující páru se nazývá pára. Výška druhé je několikrát vyšší než výška sekce ekonomizéru.
V sekci ekonomizéru se voda pohybuje konstantní rychlostí a v sekci obsahující páru se neustále zvyšuje, protože množství páry generované ve stoupacích potrubích se neustále zvyšuje. Rychlost, kterou má voda v sekci ekonomizéru, se nazývá rychlost cirkulace. Rychlost cirkulace je díky své stálosti jednou z důležitých charakteristik přirozené cirkulace. Jeho hodnota je přibližně 0,5 – 1,5 m/s.
Přítomnost oblastí s médiem o různých hustotách v okruhu vytváří tlakový rozdíl nebo hnací cirkulační tlak v okruhu. Tlak ve svodech vytváří sloupec vody o hustotě rPROTI, a ve zvedacích trubkách – sloupec vody a směsi páry a vody s hustotou rCM . Proto hustší médium vytlačuje méně husté médium a v okruhu se vytváří kruhový pohyb vody. Velikost hnacího tlaku je určena vztahem tvaru:
kde hPARNÍ – výška části stoupacího potrubí obsahující páru; g – zrychlení volného pádu.
Z vyjádření hnacího tlaku vyplývá, že pro cirkulaci nestačí mít média s různou hustotou. Je také nutné, aby trubky obsahující páru byly umístěny svisle.
Při jednom průchodu okruhem se pouze část vody promění v páru. Proto se pro charakterizaci intenzity odpařování vody používá koncept rychlosti cirkulace:
k = M/D, (7.2)
kde М – průtok vody svodem, kg/h; Д – množství páry generované ve vyhřívaných trubkách, kg/h.
Rychlost cirkulace tedy ukazuje, kolikrát musí okruhem projít jeden kg vody, aby se změnil na páru. Pro clony k = 50 – 70, pro konvekční nosníky k = 100 – 200.
Převrácená hodnota cirkulačního poměru charakterizuje stupeň suchosti mokré páry x = 1/k. Z toho můžeme usoudit, že v sítech se tvoří směs páry a vody, která neobsahuje více než 0,02 nebo 2 % páry. Proto i tepelně nejvíce namáhané topné plochy kotlů, kterými jsou síta, jsou spolehlivě smáčeny a ochlazovány vodou.
U konvekčních svazků jsou všechna potrubí ohřívána plyny, jejichž teplota při průchodu svazkem plynule klesá. Proto ve varných trubkách, jak se plyny pohybují, také klesá obsah páry a zvyšuje se hustota směsi páry a vody. Přítomnost svazku směsi páry a vody s různou hustotou v trubkách vytváří hnací tlak, který pohybuje vodou podle následujícího schématu: z horního bubnu voda vstupuje do zadních trubek svazku a přes ně vstupuje do spodního bubnu kotle; Z bubnu vstupuje voda do zbývajících trubek svazku a spolu s párou vstupuje do horního bubnu.
Nucený oběh. Nucený oběh se používá v teplovodních kotlích, stejně jako v ekonomizérech parních kotlů. Pohyb vody potrubím topných ploch je realizován čerpadlem. Voda vstupuje na otopnou plochu studená a opouští ji horká, přičemž v kotli vykonává přímoproudý pohyb. Rychlost cirkulace vody je rovna jedné.
Pro vytvoření přímého proudění vody jsou topné plochy kotlů vyrobeny ve formě samostatných panelů, které jsou vzájemně propojeny sériově nebo paralelně. Panel je vyroben z jedné řady trubek, jejichž konce jsou uzavřeny ke spodnímu (rozvodnému) a hornímu (sběrnému) kolektoru. V tomto případě mohou mít trubky jak přímou (většinou) tak i spirálovou konfiguraci.
Při paralelním připojení potrubí ke kolektorům voda prochází potrubím nestejným průtokem, což je způsobeno rozdíly v hydraulickém odporu potrubí a nerovnoměrným ohřevem potrubí plyny. Do jednotlivých trubek tedy proudí méně vody, než je nutné pro spolehlivé chlazení kovu. Je dokonce možné, že se voda v jednotlivých trubkách vaří, což dále snižuje průtok vody do takových trubek.
Pohyb vody v potrubí může být buď nahoru nebo dolů. Aby se však zabránilo varu vody, je rychlost její rychlosti minimálně 0,5–1 m/s. Ze stejných důvodů by pokles tlaku vody v kotlích neměl být větší než 0,2 MPa.
Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli:
Oběh nazývaný pohyb vody po uzavřeném okruhu v pracovním kotli.
Rozlišujte mezi oběhem přirozené a nucené.
Povinně se provádí pomocí čerpadel.
Přirozená cirkulace díky rozdílům v hustotách vody ve více vytápěných a méně vytápěných částech okruhu.
Množství vody cirkulující v okruhu je obvykle výrazně větší než množství páry, která se v něm tvoří.
Poměr na jednotku množství cirkulující vody k množství páry vyrobené v okruhu se nazývá cirkulační poměr.
Pro sítové trubky Kts od 4 do 20
Za konvekční od 10 do 100 Kč
Cirkulační okruh je uzavřený systém kontinuálního pohybu vody a směsi páry a vody potrubím napojeným na parní a vodní kolektory kotle.
Kotel může mít jeden nebo několik nezávislých cirkulačních okruhů.
Cirkulační okruhy mohou být nezávislé nebo smíšené. V nezávislém cirkulačním okruhu svody obsluhují pouze svůj okruh, zatímco ve smíšeném okruhu svody přivádějí vodu do stoupacích potrubí více okruhů.
Obrysy přirozeného oběhu jsou rozděleny na jednoduché a složité. V jednoduchém obvodu jsou všechny spoje zapojeny do série. Složitý obvod se skládá z několika jednoduchých obvodů, ve kterých jsou některé spoje společné.
Uvažujme například cirkulační okruh kotle, ve kterém jsou boční a přední clony napájeny vodou z jedné stoupačky, která je společným článkem pro obě clony. V tomto obvodu tedy přední a boční clona společně tvoří složitý obvod. Zadní clona má vlastní systém spouštění, ale její vyhřívané trubky v horní části (festoon) mají jinou konfiguraci a výhřevnost. Takový cirkulační okruh je také složitý, protože jeho společným článkem jsou spouštěcí potrubí a každá řada stoupacích potrubí je spojkou v samostatném okruhu. Vytápěné trubky lze vypouštět přímo do kotlového tělesa (přední a zadní síto) nebo do sběrného potrubí (boční síto). V druhém případě je směs páry a vody ze sběrače vypouštěna do bubnu tzv. parním výfukovým potrubím.
Stagnace oběhu – jev, při kterém se zpomaluje nebo zastavuje vzestupný pohyb směsi páry a vody ve zvedacích trubkách. Ke stagnaci cirkulace může dojít v případě nerovnoměrného přívodu tepla do parogenerátorů umístěných ve stejné řadě, například z důvodu jejich nerovnoměrného ohřevu, znečištění nebo jiných důvodů.
Ke zpomalení nebo zastavení pohybu vody dochází u méně zahřátých potrubí, v důsledku čehož se v nich tvoří volná hladina vody. Podél úseku potrubí umístěného nad volnou hladinou se pomalu nebude pohybovat směs páry a vody, ale pára. Jsou porušeny podmínky pro normální odvod tepla ze stěny vyhřívaného potrubí a v tomto úseku potrubí nastává havarijní stav spojený s přehřátím kovu.
Sklápěcí oběh – jev, kdy ve stoupajících potrubích, které přijímají méně tepla ve srovnání s jinými potrubími v řadě, se pára uvolňuje a stoupá vzhůru za současného snižování vody. Rozpad oběhu je způsoben stejnými příčinami, které vedou ke stagnaci oběhu.
Aby byla zajištěna spolehlivá cirkulace, je nutné udržovat topné plochy čisté, vyhýbat se náhlým výkyvům tlaku páry a udržovat normální hladinu vody v parním potrubí, zvláště když se loď houpe.
kavitace – jev, při kterém dochází k odpařování ve vstupní části spádové trubky. K tomu může dojít, pokud je statický tlak v této sekci nižší než tlak v parním potrubí. Při kavitaci je narušen normální tok vody do svodů a následně do stoupaček. Vzniklé bublinky páry a jejich kondenzace způsobují vodní rázy v potrubí, které může způsobit praskliny v potrubí. Aby se zabránilo kavitaci, měla by být hladina vody ve sběrači páry udržována tak, aby byla alespoň 50 mm nad okrajem vstupní části svodičů.
Příčiny oběhových problémů
Destrukce izolace svodů a kolektorů
Znečištění topné plochy vodním kamenem a sazemi
Nízká hladina vody v kotlovém tělese (nad spádovými trubkami se tvoří vodní nálevky a do nich je nasávána pára, což vede ke vzniku parního zámku)
Prudký pokles tlaku v kotli
Spalování sazí v kouřovodech
V důsledku těchto důvodů může dojít ke zpomalení, úplnému zastavení nebo obrácení oběhu.
