Нагревательные приборы и регулирование теплопередачи

При паровой системе могут применяться те же типы нагревательных приборов, какие были описаны уже для водяной системы, то есть реберные горизонтальные батареи, и вертикальные печи, плоские батареи и радиаторы; для лучшего действия их они должны иметь такую форму, чтобы воздух из них легко мог бы вытесняться паром и чтобы соприкасание воздуха с паром происходило по возможно меньшей площади, так как примесь воздуха к пару уменьшает теплоотдачу от последнего к прибору; в виду этого вертикальные приборы с небольшою площадью сечения предпочтительны пред горизонтальными. При устройстве и расположении паровых нагревательных приборов необходимо еще обращать внимание на возможность регулирования количества передающейся ими теплоты,. что достигается при паровой системе гораздо труднее, чем при водяной.

Регулирование количества теплоты, передающейся паровыми нагревательными приборами, может быть достигнуто устройством вокруг нагревательного прибора футляра с отверстиями в нем для притока и выхода воздуха; передвигая задвижки в этих отверстиях и изменяя таким образом их сечение, а следовательно и количество протекающего через них воздуха, можно достигнуть некоторого изменения количества передающейся в помещение теплоты, но с точки зрения гигиены подобный способ не может быть рекомендуем, как вследствие высокой температуры поверхности нагрева и возможности пригорания на ней пыли, так и вследствие затруднительности содержания закрытого прибора в должной чистоте; способ этот в настоящее время почти не применяется.

Когда желают получить от нагревательных приборов возможно большее количество тепла, приборы должны быть устроены так, чтобы из них легко можно было бы совершенно вытеснить воздух и чтобы пар заполнял прибор сплошь; в этих случаях имея в виду, что воздух тяжелее пара, последний следует впускать в верхнюю часть прибора, делая отвод воздуха и конденсационной воды снизу прибора, при том таким образом, чтобы воздух легко мог бы возвращаться обратно в нагревательный прибор. Регулирование температуры достигается в этом случае большим или меньшим закрыванием крана, устанавливаемого пред нагревательным прибором на пароприводной трубе; при прикрывании крана количество входящего в прибор пара уменьшается и взамен его в прибор насасывается воздух, занимающий нижнюю часть прибора, при чем верхняя часть прибора будет согреваться входящим паром, нижняя же, где находится воздух, будет оставаться холодною; следовательно, меняя при помощи крана количество притекающего пара, можно соответственно изменять поверхность, передающую теплоту, н тем регулировать выделение теплоты.

Обычно воздух удаляется из приборов через конденсационные трубы, имеющие сообщение с атмосферою при помощи воздушной трубки, как это указано было на черт. 292 и 312; по этим же трубам воздух поступает обратно в нагревательные приборы, постоянно меняясь таким образом в системе. На такой постоянный обмен воздуха указывают, между прочим, как на причину быстрой порчи конденсационных труб от ржавчины, в виду чего некоторыми изобретателями были предложены системы с циркуляциею одного и того же объема воздуха при помощи особых резервуаров для вмещения воздуха, вытесняемого из нагревательных приборов. Одна из таких систем, предложенная фирмою Кейфер и К°, показана на черт. 315; здесь А - паровой котел а, а паропроводные трубы, ведущие пар к нагревательным приборам с, с; k, k - краны на пароприводных трубах, d, d - трубы для отвода конденсационной воды из приборов, соединенные трубою e с водяным пространством котла; E - резервуар для воздуха, устроенный в виде воздушного колокола и соединенный трубою е с конденсационными трубами; горизонтальные конденсационные трубы проложены выше котла и при том на такой высоте, чтобы при имеющемся в котле давлении уровень воды в трубе е находился ниже их, вследствие чего по ним получается воздушное сообщение между приборами и резервуаром Е. При впуске пара в приборы воздух в них вытесняется в резервуар Е, где и находится под определенным давлением; если необходимо уменьшить количество тепла, передающееся каким-либо из приборов, то, прикрывая паровое кран при нем, уменьшают приток пара в прибор, вследствие чего часть воздуха снова перемещается из резервуара в прибор; мешки р, р служат для отвода конденсационной воды из паровых труб.

/>

рис 315

рис. 316

Другая подобная же система (Кертинга) показана на черт. 316; здесь пар из парового котла А поступает по паровой трубе В в нагревательные приборы С; конденсационные трубы а, а снабжены внизу расширениями d, d, емкость которых равна объему внутреннего пространства нагревательных приборов; общие конденсационные трубы е сообщаются с водяным резервуаром k, соединенным трубою f с водяным пространством котла; при полном открытии паровых кранов весь воздух из нагревательных приборов вытесняется в расширения d, при соответственном же прикрывании крана у какого-либо из приборов воздух этот под давлением воды в резервуаре k снова входит в прибор в количестве, соответствующем степени прикрытия крана.

В обеих этих системах циркулирует следовательно один и тот же объем воздуха с небольшим количеством кислорода, чем и предполагали уменьшить быстроту ржавления конденсационных труб; в действительности, однако, и при этих системах не удается сохранить в них один и тот же воздух, в особенности во время летних ремонтов системы; в виду этого более простые системы с непосредственным соединением конденсационных труб с наружным воздухом - предпочтительны.

Для правильного действия и возможности регулировки теплоотдачи паровых приборов необходимо, чтобы, независимо от диаметров труб, давление пара в приборах при полном открытии кранов было бы как раз достаточно для того, чтобы вытеснить из всех приборов находящийся в них воздух, но чтобы пар при этом не проникал в конденсационные трубы, иначе неизбежно нарушение действия отдельных приборов. Действительно, если через один из приборов, находящихся на общей конденсационной линии, пар будет проходить в большем, чем надо количестве, то, быстро проникнув в конденсационную трубу и заполнив ее, он будет уже препятствовать выходу воздуха из других приборов и последние не будут согреваться даже при открытых кранах на них; если даже заполнить предварительно последние приборы паром, вытеснив из них воздух, и тогда лишь открыть кран на первом приборе, то, поступая через него в избыточном количестве, пар заполнит конденсационные трубы и прекратит доступ воздуха к остальным приборам, чем уничтожится возможность регулировки теплоотдачи их.

Дабы предупредить возможность подобных нарушений в паровой системе низкого давления, необходимо при первоначальном урегулировании всей системы установить регуляторные краны таким образом, чтобы сечение каждого крана строго соответствовало максимальному, необходимому для данного прибора, количеству пара и в то же время, чтобы кран давал возможность уменьшать в случае необходимости количество протекающего пара в зависимости от потребностей отопления. Конструкция применяющихся для этой цели кранов довольно разнообразна; на черт. 317 показан один из таких кранов; здесь максимальное количество протекающего пара устанавливается раз на всегда для каждого отдельного прибора при помощи стержня а, имеющего наружную нарезку и, при передвижении, более или менее закрывающего входное отверстие для пара; для регулирования же количества пара и полного закрытия крана служит золотник с, соединенный с вращающимся шпинделем d, снабженным на своей поверхности винтовою нарезкою; пар выходит из крана в отверстие, устроенное сзади золотника с; ручка шпинделя заканчивается стрелкою е, указывающею на шайбе k степень открытия крана.

Надо, однако, иметь в виду, что даже и при такой установке регулировочных кранов - регулирование теплоотдачи возможно лишь пока все приборы, включенные в одну и ту же паровую линию, находятся в действии; но если часть их потребуется выключить, то, вследствие уменьшения потери давления, последнее увеличится в остальных не выключенных приборах и следовательно станет возможным прорыв через них пара в конденсационные трубы, а следовательно - и нарушение правильности их действия. Вышеизложенное указывает, на сколько затруднительна регулировка теплоотдачи при паровой системе низкого давления; в этом отношении паровая система значительно уступает водяной системе, дающей полную возможность регулировать во всех случаях теплоотдачу каждого нагревательного прибора, независимо от смежных с ним приборов. Конечно, чем меньше будет давление пара, тем меньше вероятность прорывов его в конденсационные трубы и тем меньше возможность нарушений правильности действия системы; поэтому давление в паровой системе низкого давления стараются поддерживать в пределах 0,05 до 0,1 атмосферы.

рис. 317

В вышеуказанных случаях регулировки при впуске пара сверху - воздух, как более тяжелый, занимает нижнюю часть прибора, вследствие чего часть эта остается слабо нагретою в то время, как верхняя часть нагревается сильно; таким образом, уменьшая приток пара в прибор, можно в этом случае достигнуть изменения количества передаваемой теплоты, но все таки недостаток сильно нагретой (почти до 100° С.) верхней части прибора остается неизменным; для получения более равномерного и умеренного прогревания поверхности нагрева - возможно делать впуск пара в нижнюю часть прибора, тогда пар, поднимаясь вверх, перемешивается с воздухом и дает смесь, умеренной температуры, равномерно распределяющуюся по прибору; на черт. 348 наказано устройство подобного нагревательного прибора (радиатора), в котором, для получения большей равномерности перемешивания пара с воздухом, пароприводная труба а продолжена внутрь прибора и снабжена в верхней своей части рядом отверстий для выхода пара.

 

рис. 318

 Другой тип такого же радиатора показан на черт. 319; здесь каждый элемент радиатора состоит из трех сообщающихся между собою труб; пар подступает в среднюю трубу элемента через сопло а и, смешиваясь с воздухом, поднимается по средней трубке, а затем опускается по боковым трубкам получая таким образом круговое движение; вследствие кругового движения достигается равномерность прогревания поверхности нагрева, а вследствие примеси воздуха к пару - согревание поверхности нагрева будет более умеренное; конечно, количество передаваемой таким прибором теплоты будет значительно меньше, чем при паре без примеси воздуха, но за то уменьшится один из недостатков паровой системы - высокая температура поверхности нагрева.