Материал: 5668

Рисунок 46 – Принципиальная схема электрических проточных водонагревателей: 1 – водогрейная ёмкость; 2 – тепловая изоляция; 3 – тэны; 4 – водяной кран

Известны водонагреватели с электродным нагревом (рисунок 47), характеризующиеся высокой компактностью и оригинальным способом регулирования мощности. Вода, проходя между электродами 5, включается в электрическую цепь и как резистивный элемент нагревается. В зависимости от площади электродов меняется подведённая мощность. Активную поверхность электродов изменяют путём механического регулирования степени экранирования электродов с помощью экрана 4 и тяги 2.

Массовое использование электродных нагревателей сдерживается существенными недостатками этой конструкции. К ним относятся: высокая электроопасность и особые требования к корпусу 3 из диэлектрического материала (см. рисунок 47); невысокая стабильность рабочих параметров при неравномерном разборе горячей поды (электрическое сопротивление поды падает с ростом температуры, что приводит к увеличению потребляемой мощности).

Рисунок 47 – Принципиальная схема электрического водонагревателя с электродным нагревом воды: 1 – наружный кожух; 2 – тяга; 3 – внутренний корпус из диэлектрического материала; 4 – экран; 5 – электроды

111

Электрические схемы электронагревателей непрерывного действия предусматривают выполнение следующих функций: коммутацию с электросетью; автоматическое ограничение верхнего уровня температуры горячей воды на выходе из нагревателя; отключение нагревательных элементов в случае «сухого хода» тэнов (оголение их поверхности при недостаточном количестве воды) и при появлении потенциала на корпусе.

На серийно выпускаемых электрических водонагревателях для поддержания заданной температуры горячей воды предусматривают терморегуляторы манометрического типа (термосигнализатopы) TC-100. Для защиты тэнов от «сухого хода» используют реле уровня электродного типа.

Паровые водонагреватели получили наибольшее применение в виде змеевиковых и кожухотрубных (см. рисунок 48). Змеевиковый водонагреватель (см. рисунок 48, а) получил своё наименование по названию основного теплообменного устройства — змеевика, т.е. трубки для транспортировки пара, выполненной в виде спирали. Для более полной конденсации пара в змеевике и исключения возможности возникновения пролётного пара за змеевиком устанавливают конденсатоотводчик. С целью удаления воздуха и остатков конденсата в теплообменнике при пуске аппарата предусмотрен продувочный кран.

Змеевик размещают вертикально по отношению к оси спирали. Пар подают в верхнюю часть змеевика и отводят снизу. В этом случае образующийся конденсат движется под действием силы тяжести под уклоном, определяемым шагом витка спирали. Taким образом обеспечивается попутное движение пара и конденсата, исключающее скопление паровых пробок в змеевике.

Для эффективного использования водонагревателя обычноно подключают к участку паропровода с повышенным давлением 300...400 кПа (2...3 атм), что с большим запасом соответствует условиям прочности и герметичности стандартных труб, и которых изготовливают змеевики. При этом температура поверхности змеевика близка к температуре насыщения (ts = 130... 135 °С), соответствующей давлению и обеспечивает максимальную производительность.

Кожухотрубный проточный паровой водонагреватель (см. рисунок 48, б) характеризуется тем, что водогрейная ёмкость 1 делится на две части и соединяется между собой пучком параллельно расположенных труб 7, в межтрубное пространство которых поступает влажный насыщенный пар. Направления водяного и парового потоков организованы так же, как и в змеевиковом водонагревателе. Число труб, их диаметр и способ расположения обусловлены требуемой площа-

112

дью поверхности нагрева, зависящей от рабочих параметров водонагревателя — мощности, производительности, реализуемой разности температур, давления насыщения и т.д. Однотрубный водонагреватель — это теплообменник типа «труба в трубе» и может рассматриваться как частный случай кожухотрубного, когда вместо пучка труб применена только одна. Такой водонагреватель используют в тех случаях, когда не требуется большой компактности. Чаще всего такие паровые водонагреватели представляют собой узел сложной машины или теплообменного аппарата.

Рисунок 48 – Принципиальная схема парового проточного водонагревателя: а – змеевикового; б – кожухотрубного; 1 – водогрейная ёмкость; 2 – змеевик; 3 – патрубок разбора горячей воды; 4 – тепловая изоляция; 5 – конденсатоотвод; 6 – продувочный кран; 7 – пучок теплообменных труб; 8 – паровое межтрубное пространство

Пластинчатые паровые водонагреватели используют в различных отраслях. Опыт эксплуатации пластинчатых теплообменников в качестве пастеризацион- но-охладительных агрегатов свидетельствует об их неоспоримых преимуществах, таких как высокая компактность; развитая поверхность теплообмена; заложенная в конструкцию турбулизация потока нагреваемой среды и, следовательно, интенсификация теплообмена; высокая степень унификации конструкций при изменении производительности аппарата; технологичность изготовления; удобство монтажа; ремонтопригодность благодаря возможности разборки аппарата. Последний фактор особенно важен для водонагревателей, так как он позволяет эффективно удалять накипь с пластин, выделившуюся в процессе эксплуатации.

113

Пластинчатые теплообменники (см. рисунок 49) комплектуются из выштампованных из нержавеющей стали пластин 7.

Рисунок 49 – Пластинчатый теплообменник: а – общий вид; б – пластины; 1 – пластина; 2 – станина; 3 – резиновые прокладки; 4 – выступ пластины

Пластины монтируются на станине 2 и образуют своеобразный «пакет». Штампованная поверхность пластин имеет специальные выступы, которые образуют многочисленные каналы и турбулизируют поток. Уплотнение пластин осуществляют прокладками 3 из термостойкой пищевой резины, приклеенными по периферии. Для задания способа движения теплоносителя пластины компонуют в группы. Аппараты могут быть разборными или полуразборными, когда пластины попарно сварены. Последний вариант целесообразен для создания паровой полости, так как в ней практически не образуется накипи.

Газовые проточные водонагреватели имеют водогрейную ёмкость 7 (см.

рисунок 50). Она герметична и представляет собой проточную систему, в нижнюю часть которой через водяной кран подаётся холодная вода, а через патрубок 6 нагретая вода отводится к потребителю. Для обеспечения автоматического режима работы проточных водонагревателей газовая горелка подключена к системе газоснабжения посредством терморегулятора и термомагнитного клапана.

Термомагнитный клапан выполняет все функции газовой автоматики безопасности, отключающей подачу газа к горелке в случае загасания запальника 9. Датчиком пламени служит горячий спай 13 хромель-копелевой термопары. Терморегулятор выполняет функции автоматики peгулирования, поддерживая уровень воды на выходе из водонагревателя не выше 80... 90˚С. В терморегуляторе используют датчики дилатометрического типа. Дилатометрический

114

датчик состоит из двух сплавов с различными коэффициентами термического расширения, что чаще всего приводит к изгибу биметаллической пластины при нагреве.

Рисунок 50 – Принципиальная схема ёмкостных проточных газовых водонагревателей: 1 – водогрейная ёмкость; 2 – термометр; 3 – газоход; 4 – турбулизатор; 5 – жаровая труба; 6 – патрубок отбора горячей воды; 7 – водяной кран; 8 – топка; 9 – запальник; 10 – инжекционная газовая горелка; 11 – дилатометрический терморегулятор; 12 – термомагнитный (электромагнитный) клапан; 13 – горячий спай термопары; 14 – дилатометрический датчик терморегулятора; 15 – переносной запальник

Водонагреватели надёжны в работе, просты в обслуживании, рассчитаны на работу под давлением воды в водогрейном объёме до 600 кПа (5 атм), что в реальных условиях фактически невозможно, так как эксплуатация системы разрешена лишь при открытом контуре линии разбора горячей воды. Они устойчиво работают на самотяге при разрежении в газоходе не менее 5 Па (50 мм вод. ст.). Вопреки принятой в общественном питании системе индексации тепловых аппаратов в качестве основного параметра для водонагревателей типа АГВ указывается их вместимость. Это объясняется тем, что такие аппараты впервые были разработаны и изготовлены для бытовых целей. Производительность водонагревателей ЛГВ-80 составляет около 65 кг/ч, а АГВ-120 до 180 кг/ч. Для водонагревателей этого типа характерны такие недостатки, как большие габаритные размеры, масса и длительный период разогрева. Трубчатые проточные водонагреватели (колонки, см. рисунок 51) применяются и быту, на предприятиях малой мощности, а также на передвижных предприятиях общественного питания. Отличительная положительная особенность этих водонагревателей по сравнению с ёмкостными — их безынерционность, так как продолжительность разогрева воды с момента включения не превышает 1...2 мин. Это обеспечивает рациональное расходованиие газообразного топлива и возможность оперативного

115