Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Января 2014 в 18:17, контрольная работа
Пиролизный котёл — разновидность твердотопливного, как правило, водогрейного котла, в котором топливо (например, дрова) и выходящие из него летучие вещества сгорают раздельно. Обычно как синоним употребляется название газогенераторный котёл, изредка делают различие[1]. Фактически, пиролиз (разложение и частичная газификация под действием нагревания) происходит при любом способе сжигания твёрдого органического топлива.
УСТАНОВКА ДЛЯ ОБОГРЕВА
жилого дома, работающая на жидком топливе.
Слева показана схема нагревательной
системы, включающей паровой котел
и встроенный топливный бак; справа
приведена более
Особенности применения. Топливные
форсунки находят применение повсюду,
где могут быть использованы нефтепродукты,
пригодные для сгорания. Наибольшее применение
топливные форсунки находят в теплоэнергетике
и промышленных технологических процессах.
При сгорании нефтепродуктов образуются
газы, состоящие главным образом из двуокиси
углерода, водяного пара и азота, которые
химически неактивны и не оставляют золы.
По этой причине топливные форсунки и
горелки могут применяться в процессах
тонкой химической технологии, связанных
с подводом тепла. При использовании высокоэффективных
топливных форсунок и подходящих топлив
продукты сгорания, приходя в соприкосновение
с пищевыми продуктами, не загрязняют
их. Так, работающие на жидком топливе
зерносушилки производят сушку большей
части годового урожая зерна, причем в
таких сушильных камерах получают более
высококачественное зерно и с меньшей
долей брака, чем зерно, подвергнутое сушке
в естественных условиях.
Распыливающие форсунки. Подготовка
топлива в распыливающей форсунке представляет
собой измельчение топлива и превращение
его в аэрозоль. Существуют различные
типы форсунок, из которых наиболее часто
применяются пневматические струйные,
вихревые и с вращающимся распылителем.
Пневматические форсунки. В
типичную систему подачи пневматического
форсуночного устройства высокого давления
входят воздушный нагнетатель, топливный
насос, фильтр и клапан регулирования
давления. При запуске системы насос выкачивает
топливо из бака и через фильтр подводит
его к клапану регулирования давления,
который открывается, когда давление достигает
заданного уровня (ФОРСУНКИ И ГОРЕЛКИ0,7
МПа), и топливо поступает в распылитель
форсуночного устройства. Распылитель
форсунки высокого давления имеет от двух
до шести тангенциальных топливных каналов
в зависимости от производительности
агрегата. Через каналы топливо поступает
в полость распылителя, закручивается
и выбрасывается через сопло. Топливо
распыливается, образуя туман из мелких
капелек, и поступает в зону горения, куда
подается и воздух. Искровое устройство
воспламенения генерирует разряд, который
воспламеняет смесь воздуха с топливом.
При этом внутри камеры сгорания со стенками,
изготовленными из жаростойкого материала,
образуется факел пламени, а поток продуктов
сгорания используется в соответствующей
теплогенерирующей установке. Пневматические
форсунки низкого давления по своей конструкции
аналогичны вышеописанным, а их принцип
действия до некоторой степени аналогичен
работе краскопульта. Давление, при котором
жидкое топливо поступает в распылитель,
обычно не намного выше атмосферного.
Форсунки с вращающимся распылителем. В
таком форсуночном устройстве закручивание
топлива осуществляется вращением корпуса
распылителя. При выбрасывании топлива
через радиальные сопла чашечного распылителя
в воздушный поток образуется кольцевой
плоский фронт пламени. В трубчатом распылителе
топливо рассеивается параллельно оси
форсунки и воздушного потока, образуя
удлиненный факел. Форсуночные устройства
этого типа обычно используются в промышленных
установках. В зависимости от тепловой
мощности агрегата расход топлива может
составлять от нескольких литров в час
до нескольких сотен и даже тысяч литров
в час.
Горелки. В форсунках испарительного
типа (горелках) топливо перед сжиганием
нагревается до испарения в капиллярных
фитилях либо на металлической поверхности.
Капиллярные горелки. В
капиллярных горелках имеется регулируемый
фитиль, помещенный в перфорированную
металлическую оболочку. Нижний конец
фитиля погружают в емкость с жидким топливом
(керосином). Под действием капиллярных
сил топливо поднимается к верхнему концу
фитиля. Пламя от спички, поднесенной к
концу фитиля, испаряет топливо и вызывает
его воспламенение. Требуемый размер факела
горения регулируется выдвижением фитиля.
Горелки капиллярного типа наиболее широко
используются в портативных нагревателях
и в небольших печах для выпечки теста.
Зажигание и регулирование пламени осуществляются
вручную.
Капсульные горелки. В горелках
капсульного типа используется фитиль
из асбестового волокна, имеющий трубчатую
форму. Конец фитиля погружен в канал с
жидким топливом. Оболочка каждого из
этих каналов выполнена в виде капсулы
из термостойкого металла; капсулы образуют
блоки. Чтобы такая горелка начала работать,
убирают заслонку, открывая доступ жидкому
топливу из трубопровода в каналы горелки,
и топливо насыщает фитильные трубки.
Затем горелка зажигается, и постепенно
внутри капсул аккумулируется тепло. Скорость
испарения топлива при этом увеличивается,
и пламя заполняет все пространство между
капсулами, образуя сплошной фронт горения
над ними. Наилучшим топливом для капсульных
горелок также является керосин. Зажигание
и регулирование пламени осуществляются
вручную.
Горелки бачкового типа. Горелки
бачкового типа являются наиболее универсальными.
Они не имеют фитилей с присущими им недостатками,
менее чувствительны к качеству топлива
и позволяют существенно расширить диапазон
тепловой мощности. Такая горелка работает
как перегонный куб, в котором подводимая
жидкость, в данном случае топливо, испаряется,
а пар горит. Горелки бачкового типа широко
используются для поджигания топлива
в печах и в системах автономного отопления
небольших зданий. Зажигание и регулирование
пламени в таких горелках могут осуществляться
как вручную, так и автоматически.
Управление и регулирование. Для
регулирования работы форсуночного устройства
распылительного типа, используемого
в системах отопления и теплоснабжения
жилых помещений, обычно применяют термореле,
которое устанавливается внутри квартиры,
ограничитель, которым оборудуется водонагревательный
котел, и регулятор, который обычно размещают
в вытяжной трубе на выходе из бойлера
или печи. Эти три устройства представляют
собой минимум средств, обеспечивающих
удовлетворительную работу нагревательного
устройства. Комнатный терморегулятор
(термореле) служит для включения отопления,
когда температура воздуха в помещении
опустится ниже установленной нормы, и
для выключения отопления после того,
как температура становится нормальной.
Иногда работа термореле управляется
каким-либо программным устройством, которое
задает экономичный режим работы системы
отопления. Ограничитель следит за тем,
чтобы давление или температура в водонагревательном
котле или в топке не превышали допустимых
значений. В системе парового отопления
ограничитель реагирует на предельно
допустимую величину давления, тогда как
в воздушных или водяных системах отопления
он реагирует на предельно допустимую
величину температуры. Регулятор системы
в первую очередь используется для включения
и выключения нагревательной установки
в соответствии с командами управления,
поступающими от комнатного термореле
или ограничителя. Он также обеспечивает
безопасность работы системы, отключая
ее в случае возникновения каких-либо
неполадок. Например, если горелка не загорается,
регулятор выключит установку. После этого
включить систему можно будет только вручную,
нажав на кнопку или повернув рычаг, управляющий
горелкой. Точно так же, если факел горения
будет выходить за пределы, соответствующие
нормальному режиму работы, регулятор
выключит горелку, и включить ее снова
можно будет только вручную. Возможно,
что эти меры предосторожности никогда
не понадобятся, однако они имеют первостепенное
значение, гарантируя безаварийное функционирование
системы. Таким образом, регулятор системы
является автоматом, гарантирующим безопасность
ее эксплуатации: до тех пор, пока не будут
обеспечены условия нормальной работы
горелки, она не сможет начать работу.
Горелки капиллярного и капсульного типов
предназначены для индивидуального использования
и редко оборудуются автоматическими
регуляторами. Их включение и выключение,
а также регулирование тепловой мощности
также осуществляются вручную. Многие
горелки бачкового типа также не имеют
системы автоматического регулирования,
однако некоторые более мощные, особенно
те, которые оборудуются нагнетателями
воздуха, снабжаются полностью укомплектованными
системами управления и регулирования,
включая устройство автоматического зажигания.
Насосы представляют собой
гидравлические машины для перемещения
жидкостей под напором. Преобразуя
механическую энергию приводного двигателя
в механическую энергию движения
жидкости, насосы поднимают жидкость
на определенную высоту, подают ее на необходимое
расстояние в горизонтальной плоскости
или заставляют циркулировать в
какой-либо замкнутой системе. Основными
параметрами насосов, определяющими
их применение и конструктивные особенности,
являются напор, подача (производительность),
мощность и коэффициент полезного
действия. Напор представляет собой
прирост удельной энергии жидкости
на участке от входа в насос
до выхода из него и выражается высотой
столба жидкости над выбранным уровнем
отсчета. Измеряется в метрах. Подача
характеризуется объемом
(от англ. force — нагнетать) — устройство для распыления жидкости. В котлостроении используется для распыления мазута с целью равномерного и более полного его сгорания в осн. в топках котлов, камерах сгорания тепловых двигателей, в т.ч. реактивных. Мелкий распыл, хорошее перемешивание с окислителем и надежная стабилизация горения — условия, обеспечивающие быстрое и экономичное сжигание жидкого котельного топлива. В зависимости от метода распыления различают форсунки механические, паровые, ротационные, паромеханические и комбинированные. В механических форсунках используется кинетич. энергия струи мазута, создаваемая топливным насосом. Существуют различные типы форсунок, применяемых для подачи мазута, и их распылителей (иногда их наз. насадками). Мазут под давлением 2,5—3,5 МПа поступает в распиливающую головку, в к-рой установлен завихритель — распылитель с тангенц. отверстиями, закручивающий поток мазу: та. Через эти отверстия он поступает в центр, камеру головки, а оттуда через рас-полож. в центре отверстие с большой скоростью и сильным завихрением выбрасывается в топочную камеру, где, взаимодействуя с газовой средой, распыляется на мелкие капли. Произ-сть мощных механич. форсунок достигает 12 т/ч и более. Достоинство механич. Ф. в том, что распыление топлива происходит без водяного пара, недостаток — огранич. диапазон возможного регулирования произ-сти. Ее обычно регулируют дросселированием топлива, что связано с понижением дав-ления-перед головкой Ф. и, как следствие, ухудшением распыления. Для обеспечения норм, работы механич. Ф. мазут в зависимости от его влажности подогревают до темп-ры 100—120 С. Диапазон регулирования произ-сти Ф. — 100— 60%. Перед механич. Ф. топливо должно быть очищено от механич. примесей, иначе отверстия Ф. будут забиты. При необходимости надежной очистки
топлива применяют паровые пнев
В паровых форсунках высокий эффект распыления обеспечивается большой скоростью истечения струи пара (до 1000 м/с), увлекающей с собой струйки предварительно подогретого мазута, подаваемого примерно под таким же, как и рас-пыливающий агент, давлением. Расход пара составляет 0,5—0,8 кг на 1 кг топлива. Ф. устанавливают в горелку, через к-рую подается закруч. в ее регистре воздух. Достоинства паровых Ф. — простота, высокое качество распыления в широком диапазоне произ-сти (100— 20 %); недостатки — большой расход пара (3—5% и более произ-сти котла), низкая произ-сть, увеличение объема продуктов сгорания, сильный шум, снижение темп-ры в топке из-за охлаждающего действия пара. Паровое распыление применяют для розжига пылевидного топлива или распыления мазута в мощных механич. форсунки при малой нагрузке. Осн. элемент ротац. Ф. — отполиров. изнутри распыливающий стакан, вращающийся на полом валу с частотой 5000—7000 об/м. По трубке внутри вала топливо через отверстия в гайке попадает на внутр. поверхность стакана, распределяется по ней тонким слоем и разбрызгивается, стекая с края стакана под действием центробежной силы. Попадая в поток первичного воздуха, проходящего через лопаточный завихритель, пленка топлива распадается на мельчайшие капли, выносится в топочный объем и воспламеняется. К потоку топливовоздушной смеси подводится вторичный воздух. Ротац. Ф. сложнее в эксплуатации, чем механич. и паровые, но обладают по сравнению с ними преимуществами: хорошо распыливают топливо в диапазоне изменения нагрузки 100—20%, не требуют тонкой очистки мазута от примесей и работают при его низком давлении. Паромеханич. форсунки работают экономично в широком диапазоне регулирования, без ухудшения распыления достигают глубины регулирования до 10% номин. произ-сти. Сконструированы они так, что при нагрузке выше 80% работают как механич., при более низкой — как паровые. Паромеханич. Ф. мало отличаются от механич. В них два канала: мазутный и паровой. При малой нагрузке используется пар, к-рый, пройдя паровой канал, систему отверстий в корпусе Ф. и паровой завихритель, встречается с мазутом/распыляя его. Одновременно с паровым действует и механич. регулирование, к-рое при низком давлении не обеспечивает получения капель должного размера. Произ-сть паромеханич. Ф. — до 5—7 т/ч. Для совместного сжигания мазута с газом выпускают комбиниров. круглые закручивающие горелки, к-рые просты по конструкции, оборудованы механизмом, отключающим при сжигании одного вида топлива подачу др. (см. Горелка газовая). Для эффективного сжигания мазут необходимо тщательно перемешать с воздухом, к-рый нагнетается через воздушные регистры, обеспечивающие его интенсивное завихрение и подачу со скоростью 25— 30 м/с в узком сечении амбразуры. По числу воздушных потоков различают одно- и двухпоточные регистры; по характеру потоков — с закручиванием (крутка воздушного потока происходит в лопаточном или улиточном аппарате) и незакручиванием потока. Воздушные регистры для мощных Ф. должны допускать глубокое регулирование подачи воздуха -в соответствии с расходом топлива. В системах вентиляции и кондиционирования
воздуха Ф. используют для распыления
воды в форсуночных камерах |
Характеристики насоса
Определение понятия напора
Повышение давления насосом называется
напором. Под напором насоса (H) понимается
удельная механическая работа, передаваемая
насосом перекачиваемой жидкости.
H = E/G [m]
E = механическая энергия [Н•м]
G = вес перекачиваемой жидкости
[Н]
При этом напор, создаваемый насосом, и расход перекачиваемой жидкости (подача) зависят друг от друга. Эта зависимость отображается графически в виде характеристики насоса. Вертикальная ось (ось ординат) отражает напор насоса (H), выраженный в метрах [м]. Возможны также другие масштабы шкалы напора. При этом действительны следующие соотношения:
10 м в.ст. = 1 бар = 100 000 Па = 100 кПа
На горизонтальной оси (ось абсцисс) нанесена шкала подачи насоса (Q), выраженной в кубометрах в час [м3/ч]. Возможны также другие масштабы шкалы подачи, например [л/с]. Форма характеристики показывает следующие виды зависимости: энергия электропривода (с учетом общего КПД) преобразуется в насосе в такие формы гидравлической энергии, как давление и скорость. Если насос работает при закрытом клапане, он создает максимальное давление. В этом случае говорят о напоре насоса H0 при нулевой подаче.
Когда клапан начинает медленно
открываться, перекачиваемая среда
приходит в движение. За счет этого
часть энергии привода
- Характеристики насосов
- Различная крутизна при идентичном
корпусе и рабочем колесе насосов (например,
в зависимости от частоты вращения мотора)
Форма характеристик насоса
На рисунке показана различная крутизна
характеристик насоса, которая может зависеть,
в частности, от частоты вращения мотора.
Различное изменение подачи и давления
При этом крутизна характеристики
и смещение рабочей точки влияет
также на изменение подачи и напора:
• пологая кривая
– большее изменение подачи
при незначительном изменении напора
• крутая кривая
– большое изменение подачи
при значительном изменении напора
Трение, имеющее место
в трубопроводной сети, ведет к
потере давления перекачиваемой жидкости
по всей длине. Кроме этого, потеря давления
зависит от температуры и вязкости
перекачиваемой жидкости, скорости потока,
свойств арматуры и агрегатов, а
также сопротивления, обусловленного
диаметром, длиной и шероховатостью
стенок труб.
Потеря давления отображается на графике
в виде характеристики системы. Для этого
используется тот же график, что и для
характеристики насоса.
арактеристика системы
Форма характеристики показывает следующие зависимости:
Причиной гидравлического
сопротивления, имеющего место в
трубопроводной сети, является трение
воды о стенки труб, трение частиц воды
друг о друга, а также изменение
направления потока в фасонных деталях
арматуры.
При изменении подачи, например, при открывании
и закрывании термостатических вентилей,
изменяется также скорость потока и, тем
самым, сопротивление.
Так как сечение труб можно рассматривать
как площадь живого сечения потока, сопротивление
изменяется квадратично. Поэтому график
будет иметь форму параболы. Эту связь
можно представить в виде следующего уравнения:
H1/H2 = (Q1/Q2)2
Выводы
Если подача в трубопроводной сети уменьшается
в два раза, то напор падает на три четверти.
Если, напротив, подача увеличивается
в два раза, то напор повышается в четыре
раза. В качестве примера можно взять истечение
воды из отдельного водопроводного крана.
При начальном давлении 2 бара, что соответствует
напору насоса прим. 20 м, вода вытекает
из крана DN 1/2 с расходом 2 м3/ч.
Чтобы увеличить подачу в два раза, необходимо
повысить начальное давление на входе
с 2 до 8 бар.
Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы, являетсярабочей точкой системы и насоса. Это означает, что в этой точке имеет место равновесие между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой трубопроводной сетью. Напор насоса всегда равен сопротивлению системы. От этого зависит также подача, которая может быть обеспечена насосом.
При этом следует иметь
в виду, что подача не должна быть
ниже определенного минимального значения.
В противном случае это может
вызвать слишком сильное
Рабочая точка за пределами
характеристики насоса может вызвать
повреждение мотора. По мере изменения
подачи в процессе работы насоса также
постоянно смещается рабочая
точка. Найти оптимальную расчетную
рабочую точку в соответствии
с максимальными
Такими требованиями являются:
для циркуляционных насосов систем отопления — потребление
тепла зданием,
для установок повышения напора — пиковый расход для всех мест
водоразбора.
Все остальные рабочие точки находятся
слева от данной расчетной рабочей точки.
На двух рисунках показано
влияние изменения