Залежність ефективності котла від поверхні нагрівання

При проектуванні заміського будинку або дачі заздалегідь слід задуматися про те, яким чином здійснити в усіх приміщеннях комфортні температурні умови, тобто передбачити обладнання системи опалення. Звичайні печі поступово відходять у минуле, їх витісняють парові котли, розраховані на більш економічне для даного населеного пункту паливо. Щоб розумно, з мінімальними втратами, використовувати купується паливо, необхідно озброїтися деякими знаннями про будову приладів опалення і про вплив на ефективність тепловіддачі площі поверхні нагрівання котлів, незалежно від виду застосовуваного в них палива.

Для цього доведеться розглянути, за рахунок чого в парових котлах відбувається процес отримання пари, що приводить в рух гарячу воду в системі опалення, коли вона правильно розрахована і змонтована.

Що вважається поверхнями нагріву котлів?

Система, розташована безпосередньо в корпусі котла, над топкою і по її сторонам і представляє собою, в більшості випадків, конструкцію з металевих трубок, по яких проходить теплоносій (вода), являє собою основну робочу зону парових котлів. Зовнішня площа поверхні трубок, що омиваються гарячими газами, являє собою поверхню нагріву парових котлів.

Чим більше сумарна нагрівається поверхню, тим ефективніше відбувається нагрів теплоносія (води) до необхідної температури в парових котлах.

Більш звична неспеціалісту назва цієї системи - теплообмінник, так як саме завдяки її влаштуванню здійснюється безпосередня передача тепла від палаючого палива до води.

Чому вважаються поверхні, а не обсяг води, що знаходиться в теплообміннику парових котлів? При достатній температурі горіння палива 1 л води швидше досягне точки кипіння, якщо нагрівати його не в одній посудині, а в декількох, навколо стінок кожного з яких проходять гарячі гази. Таким чином, обсяг теплоносія, розділений на більш вузькі потоки, завдяки тому що в конструкції застосовані труби малого діаметра, прогріється швидше, що істотно підвищує коефіцієнт корисної дії котла і сприяє економному витраті палива. Крім того, труби малого діаметра можна використовувати при досить значному підвищенні тиску, яке може бути досягнуто в парових котлах.

У парових котлах в якості теплообмінника, що розділяє воду (теплоносій) і нагрівають її гази і одночасно, майже без втрат, передає через стінки металевих трубок жар від топки до води, використовуються труби малого діаметра. Виготовляються ці труби з чавуну, сталі, нержавіючої сталі або міді. Матеріали наведені в порядку зростання вартості і відносного збільшення терміну служби котла, за винятком перших двох позицій (чавунні труби довговічніше, але більш крихкі, бояться ударів, а сталеві труби бояться корозії).

Конвективні і екранні поверхні нагріву

Найбільш поширена в котлах невеликої потужності конструкція теплообмінника, коли пароутворення відбувається завдяки гарячим газам, що піднімається вгору і прогріває воду. Розташовані над топкою системи трубок (в найпростіших конструкціях парових котлів це цілісна ємність) представляють собою конвективную (обдувається) поверхню нагріву.

Екранні поверхні нагріву отримують тепло безпосередньо в топці, розташовуючись в її правою, лівою і задньої частини. Їх нагрів відбувається за рахунок теплового випромінювання під час горіння палива. На виготовлення екранних поверхонь нагріву котлів, як і конвективних, використовуються чавунні, сталеві або мідні (майже вічні) труби.

В саморобних котлах (Основні принципи їх виготовлення наведені нижче) екранні поверхні нагріву представлені стороною ємності або теплообмінника у вигляді бака, розташованої в зоні топки, так як, окрім висхідних потоків розігрітого повітря, її нагрівання забезпечується тепловим випромінюванням самої топки, температура в якій може досягати декількох сотень градусів .

В котлах на твердому або рідкому паливі, а також в комбінованих, поверхні нагріву, як екранні, так і конвективні, згодом можуть піддаватися зольним відкладенням, що знижує ефективність котла. Поверхні нагрівання в твердопаливних парових котлах вимагає більшої уваги при експлуатації. Так як ці поверхні складають труби, дуже важливо стежити за тим, щоб між ними вільно проходили потоки гарячого повітря.

При виборі котла слід звернути увагу на той момент, що в паспортних характеристиках на окремі типи котлів наводиться не майдан поверхні нагрівання, а обсяг теплообмінника в літрах. Залишається довіряти виробникові, який повинен був цей приводиться в паспорті обсяг грамотно розподілити в трубках і бічних екранах (де вони є). Лише умовно можна погодитися з тим, що між загальною площею поверхонь нагріву котла і обсягом теплообмінника існує пряма залежність.

Промислові котли мають поверхні нагрівання від 25 квадратних метрів, побутові - значно менші, наприклад, котли потужністю 18 кВт мають площу поверхні нагрівання трохи більше одного квадратного метра, що дозволяє забезпечити теплом будинок площею близько 100 квадратних метрів.

Деякі принципи споруди саморобного котла

Використовуючи теоретичні знання про вплив площі поверхонь нагріву на коефіцієнт корисної дії котла, можна домогтися максимально можливої тепловіддачі і при влаштуванні опалювального котла, сполученого з уже наявною піччю, з метою пристрою парового опалення в будинку.

Найпростіший котел для опалення або подачі гарячої води, споруджений на основі грубки, можна зробити двома способами: монтування тіла котла навколо димаря або установка теплообмінника безпосередньо над (або за) топковим відсіком. Простіше в здійсненні перший варіант - спорудження циліндричного резервуара над топкою з пропущеним через його центральну частину димоходом. Зрозуміло, в цьому випадку частина димоходу, що відводить від топки продукти горіння, потрібно зробити з чавунної або сталевої (з товстою стінкою) труби. Тобто переобладнання буржуйки в котел, «сидить» на її трубі, - справа цілком здійсненне.

У другому випадку прямо в печі влаштовується місце під теплообмінник. Теоретично домогтися максимальної тепловіддачі на нагрів води для системи опалення можна, якщо розмістити резервуар теплообмінника таким чином, щоб висхідні гарячі потоки омивали його з усіх боків, але для цього доведеться провести реконструкцію грубки. Непогано, якщо це буде не куб, зварений з листів металу, а якесь споруда з відрізків труби: на прогрів системи опалення буде потрібно набагато менше часу.

Крім розташування труб або куба над топкою, частина з них можна розташувати по бічних стінок топки, організувавши таким чином екранні поверхні, які послужать підвищенню ефективності системи.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!