Бесшумные нагреватели

Условия работы пароструйного оборудования для прямого подогрева воды

Самым экономичным и энергоэффективным способом утилизации остаточной энергии отработанного или вторичного (конденсатного) водяного пара является его применение для прямого подогрева (нагрева) холодной воды. Водяной пар просто подается через трубопроводы – барботеры в бойлерную емкость с холодной водой, где между ними происходит прямой теплообмен со смешиванием и конденсацией пара, который переходит в жидкую фазу, ту же воду. Получаемая в результате такого теплообмена горячая вода, как правило, применяется в системах водяного отопления или горячего водоснабжения, производственного или хозяйственного назначения.

Но при подаче горячего пара под давлением в бойлерную емкость с холодной водой часто возникают неприятные последствия в виде сильного шума и вибраций, которые могут отрицательно влиять на условия труда обслуживающего персонала, и непосредственно на само рабочее оборудование. Сильные вибрация и шумы в бойлерной емкости вызываются многочисленными гидроударами, которые возникают при попадании горячего водяного пара из зоны высокого давления (паропровод) в зону низкого давления (емкость). В результате таких «жестких» условий эксплуатации срок службы трубопроводов-барботеров даже из нержавеющей стали составляет от полугода до года, тогда как такие же трубопроводы вне зоны прямого теплообмена вода/пар могут служить десятки лет.

Назначение бесшумного нагревателя

Для уменьшения шумности и вибраций в процессе прямого смешивания водяного пара с нагреваемой водой, ослабления их активного коррозионного воздействия на теплотехническое оборудование, применяются специальные насадки на паропровод, называемые бесшумными нагревателями. По технико-экономическим показателям применение острого пара в системах прямого подогрева воды принято считать неоправданным. Рабочие условия для систем прямого подогрева воды паром (и применения бесшумных нагревателей) ограничиваются параметрами насыщенного пара с давлением до 10 Бар (1 МПа) и температурой до 180 град.С. Применение бесшумных нагревателей в системах парового подогрева воды, которые отличаются простотой конструкции и дешевизной, позволяет существенно улучшить рабочие условия для обслуживающего персонала, и одновременно значительно увеличить срок службы пароструйного оборудования.

Принцип действия и конструкционные типы пароструйных бесшумных нагревателей

Эжекторно-инжекторный тип. Данная конструкция представляет собой одно сопловую инжекторную насадку на паропровод, с боковым подводом воды и эжекционной камерой внутри корпуса. Принцип ее действия основан на том, что место прямого теплообмена между паром и водой частично перенесено внутрь корпуса паропроводной насадки, из которой в бойлерную емкость поступает уже не горячий пар, а насыщенная пароводяная смесь, существенно потерявшая в температуре и давлении.

Пар, поступая через входное ускорительное (эжекторное) сопло в эжекционную камеру бесшумного нагревателя, увлекает за собой (согласно принципа эжекции) из бокового подвода холодную воду, смешивается с ней, частично отдает ей тепло, и конденсируется, тем самым существенно теряя значение своего давления (ведь объем единицы массы воды в 1500 – 1700 раз меньше объема единицы массы водяного пара). Полученная в эжекционной камере пароводяная смесь, имеющая пониженную температуру и давление, через выходное (инжекторное) сопло нагнетается в бойлерную емкость, уже не вызывая в ней многочисленных и сильных гидроударов, являющихся основной причиной вибраций и шума.

Форсуночный тип, выполненный в виде насадки – форсунки колоколообразной формы на паропровод. Принцип его действия основан на том, что колоколообразная форсунка нагнетает горячий водяной пар в бойлерную ёмкость не концентрированной струёй, а распыляет его широким потоком, распределённым по увеличенной площади сечения. При значительно возросшей площади теплообмена между горячим паром и нагреваемой водой, его интенсивность резко увеличивается, пар значительно быстрее охлаждается и конденсируется, теряя в объеме и давлении. При такой организации прямого теплообмена между паром и водой, возникновение разрушительных гидроударов существенно уменьшается.

Комбинированная многосопловая конструкция, сочетающая в себе признаки (принципы действия) как эжекторно-инжекторного, так и форсуночного типов. Эта шумоподавляющая насадка на паропровод выполняется в виде многосопловой прямоточной форсунки, имеющей по периметру корпуса боковой кольцевой канал эжекционного подсоса холодной воды. Горячий водяной пар, распределяясь и проходя по многочисленным внутренним каналам – соплам, по пути подсасывает из бокового канала холодную воду, смешивается с ней, частично охлаждаясь и снижая свой объем (давление). Распределённый по многочисленным каналам – соплам, он нагнетается в бойлерную ёмкость широким потоком с увеличенной площадью поперечного сечения, чем ещё больше интесифицируется прямой теплообмен с водой, нейтрализуются условия для возникновения вибраций и акустических шумов.

Расчет пароструйного бесшумного обогревателя

При расчете бесшумного обогревателя определяющим факторами являются:

• необходимая производительность системы водяного отопления и (или) горячего водоснабжения в мДж;
• рабочая температура системы отопления и горячего водоснабжения, в град.С;
• объемный расход горячей воды, в куб.м/час;
• рабочее давление системы парового подогрева, МПа;
• температура водяного пара, град.С.

В результате расчета определяется необходимый расход пара через бесшумный нагреватель, в кг/час. Подбор модели и номинального размера бесшумного нагревателя выполняется по графикам характеристик расхода (приведены в фирменном каталоге).

Бесшумные нагреватели в продукции компании Yoshitake

Компания Yoshitake производит высококачественные бесшумные нагреватели для пароструйных систем водяного подогрева, которые характеризуются высокой эффективностью, простотой конструкции, надежностью и долговечностью в эксплуатации. В ассортименте продукции компании Yoshitake:

1. Эжекторно-инжекторному типу (F тип) соответствуют бесшумные нагреватели моделей MS-1 (изготавливается из литой бронзы) и MS-3-13 (из литой нержавеющей стали). Изделия MS-1 и MS-3-13 рассчитаны на работу в условиях рабочего давления 0,05 – 0,7 МПа, обеспечивают максимальную температуру заглушения звука до 60 град.С. Выпускаются в номинальных размерах 15А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, крепятся на паропровод с помощью трубной резьбы соответствующего размера. При максимальном рабочем давлении 0,7 МПа обеспечивают производительность (расход) пара от 100 кг/час (для номинального размера 15А) до 950 кг/час (для номинального размера 50А).
2. Форсуночному типу (S тип) соответствуют бесшумные нагреватели моделей MS-2 (изготавливается из литой бронзы) и MS-4-13 (из литой нержавеющей стали). Изделия MS-2 и MS-4-13 рассчитаны на работу в условиях рабочего давления 0,05 – 0,7 МПа, обеспечивают максимальную температуру заглушения звука до 90 град.С. Выпускаются в номинальных размерах 15А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, крепятся на паропровод с помощью трубной резьбы соответствующего размера. При максимальном рабочем давлении 0,7 МПа обеспечивают производительность (расход) пара от 80 кг/час (для номинального размера 15А) до 850 кг/час (для номинального размера 50А).
3. Многосопловому типу с эжекционным подсосом воды соответствует бесшумный нагреватель модели MS-6 (из литой нержавеющей стали). Нагреватель MS-6 рассчитан на работу в условиях рабочего давления 0,05 – 0,7 МПа, обеспечивает максимальную температуру заглушения звука до 90 град.С. Выпускаются в номинальных размерах 15А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, крепится на паропровод с помощью трубной резьбы соответствующего размера. При максимальном рабочем давлении 0,7 МПа обеспечивает производительность (расход) пара от 200 кг/час (для номинального размера 15А) до 900 кг/час (для номинального размера 50А).