Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás


2.3. Meleg- és forróvízkazánok

A melegvízkazánok 100 °C-nál kisebb, a forróvízkazánok 100 °C-nál nagyobb kilépő hőmérsékletű víz szolgáltatására alkalmas berendezések. Elsősorban fűtési, használati, technológiai melegvíz előállítását szolgálják. Ezek a hőigények, csaknem kivétel nélkül, 90 °C-nál kisebb hőmérsékleten jelentkeznek. Amennyiben a hőhordozó víz szállítási távolsága kicsi (pl. lakáson, családi házon, épületen, lakótömbön belüli), melegvízkazánok alkalmazhatók, nagyobb távolságú hőszállítás (távfűtés) esetén forróvíz- hőhordozóra van szükség. Ebből adódik, hogy melegvízkazánok egyetlen lakás hőigényének megfelelő (~10 kW) teljesítménnyel is készülnek, forróvízkazánokat azonban csak nagyobb teljesítményre készítenek. A megfelelő nyomásra történő méretezés esetén a kazánok szerkezeti kialakítását a víz kilépő hőmérsékletének változása nem befolyásolja, ugyanaz a berendezés meleg- és forróvízkazánként is alkalmazható. Arra is van példa, hogy egy berendezés a vezérléstől függően melegvíz- vagy gőzkazánként üzemel.
 
2.209. ábra. 20 °C hőmérsékletű víz térfogatnövekedése melegítés hatására
 
Eltérések a gőzkazánoktól: A vízmelegítő kazánok külön tárgyalását a gőzkazánokra nem jellemző kis teljesítmények, illetve a tervezésükre, biztonságos üzemeltetésükre kiható, a gőzkazánoktól lényegesen eltérő jellemzők indokolják:
  • A berendezések (és a hőszállító, hőcserélő rendszerek) feltöltése során felhasznált, többnyire környezeti állapotú víz a felfűtés során kitágul (2.209. ábra), térfogatát a hőmérséklettől függően változtatja. Ebből következik, hogy az induláshoz teljesen feltöltött kazánból (és a kapcsolódó rendszerből) távozó vizet felfűtéskor el kell vezetni, üzem közben az üzemállapotoktól függően vissza kell pótolni vagy további mennyiséget kell elvezetni. A kitáguló vízmennyiség befogadására megfelelő méretű tágulási tartályt kell a kazánhoz kapcsolódóan, el nem zárható csővezetékkel kapcsolni. Gőzkazánoknál a tágulási tartály feladatát a kazándob vagy nívóedény tölti be, amelyek a vízszint változásával követik a kazánvíz térfogatváltozását, de indulásnál gőzfejlesztőknél is szükség lehet a kitáguló víztöltet egy részének leengedésére.
  • Amennyiben a tágulásra a tágulási tartályt és a kazánt összekötő vezeték (eltömődés, elfagyás miatti) elzáródása következtében nincs mód, a nyomás növekedése, ennek hatására a kazán leggyengébb elemének alakváltozása, esetleg a kazán felrepedése következhet be. A nyomás növekedése ellen biztonsági nyomáshatároló, melegvízkazánoknál rendszerint állványcső, forróvízkazánoknál biztonsági szelep beépítésével lehet védekezni.
 
2.210. ábra. 10 bar nyomású víz kigőzölgése nyomáscsökkenés hatására
 
  • A forróvízkazánokban felmelegített, 100 °C-nál nagyobb hőmérsékletű víz egy része (2.210. ábra), a vízhőmérséklethez tartozó telítési nyomásnál kisebb nyomáson elgőzölög (a víz forrásnak indul). Ennek megakadályozására a forróvízkazánok kilépőcsonkján, a kapcsolódó csővezetékekben, szerelvényekben mindig az adott forróvíz-hőmérséklethez tartozó telítési nyomásnál nagyobb nyomást kell tartani.
  • Az előbbiekből következik, hogy a forróvízrendszerekre felszerelt biztonsági szelep a gőzre, folyadékra alkalmazott szelepektől eltérően viselkedik: A szelepben a nyomás csökkenése során (amikor a nyomás a közeg hőmérsékletéhez tartozó telítési nyomás alá csökken) kigőzölgés indul meg, így a szelepet a fázisváltást, növekvő gőztartalmú kétfázisú áramlást figyelembe véve kell méretezni [2.161].
  • A megfelelően megválasztott üzemi nyomás nem zárja ki a bármilyen okból létrejövő nyomáscsökkenéskor bekövetkező kigőzölgést, majd a nyomás visszatérésekor a kondenzációt és az ebből adódó lökéshullámot, amely akár a berendezések meghibásodását is előidézheti. Emiatt a lecsökkent nyomású, „leürült” berendezést csak lassan szabad feltölteni.
  • A kilépő hőmérséklettől meg kell különböztetni a berendezés fűtőfelületein előforduló közeghőmérsékleteket. Ezek különösen a határrétegekben az átlagos vízhőmérséklettől, hőáramsűrűségtől, vízoldali hőátadási tényezőtől függnek, és a kilépő hőmérsékletet – melegvízkazánoknál a 100 °C-ot – is meghaladhatják. Így a nagyobb hőterhelésű fűtőfelületeken helyi elgőzölgés kezdődhet. A felületről leváló buborékok a főáramba kerülve lekondenzálódnak. A folyamatos elgőzölgés és kondenzáció stabil hőáramot biztosít a határrétegből a főáramba, ugyanakkor a terhelés függvényében (a felület hőmérsékletével, ezzel a forrás intenzitásával) változó gőztérfogat vízoldali lengéseket okozhat. A helyi gőzfejlődés csak úgy lenne megakadályozható, ha a helyi közeghőmérséklet az adott nyomáshoz tartozó, aláhűtött buborékos forrás (részletesen lásd a 3.3.3. fejezetben) megindulásához szükséges () hőmérsékletnél kisebb lenne. Erre tekintettel, amennyiben a fűtőfelületeken a gőzképződést a vízoldali lengések elkerülésére mindenképpen meg kívánjuk előzni, a közeg nyomásának a kazánban az átlagos közeghőmérsékletből, a valószínűsíthető legnagyobb hőáramsűrűség alapján, a 3.16. ábra figyelembevételével visszaszámítható telítési hőmérséklethez tartozó telítési nyomásnál nagyobbnak kell lennie.
  • A fűtési rendszereket indulásnál legtöbbször nem gáztalanított tápvízzel töltik fel. Az is gyakori, hogy a rendszereket eredetileg kitöltő levegő a feltöltés során nem távozik teljesen, belekeveredik a munkaközegbe, a keringtetés elindulásakor a szivattyúk még el is keverik. A levegő előbbihez hasonló bekeveredése a rendszer minden üzemzavar (esetleg áramkimaradás) miatti leürülése esetén is előfordulhat. Így a kazán munkaközege gáztartalmú, esetenként szódavízszerű víz lehet. A kazán felfűtésekor a jobban fűtött fűtőfelületeken megindul a gázkiválás, a melegítés hatására a levegőbuborékok térfogat-növekedése, amely átmeneti nyomásnövekedéssel, a munkaközeg kilépőcsonkon keresztüli gyors kilökődésével, az íveknél megváltozó impulzuserők miatt a csővezetékek látható mozgásával, lengésével járhat együtt. Ez a csővezeték, tartók károsításával súlyos üzemzavarokat, balesetet is eredményezhet. A megoldást a lassú felfűtés, a kiváló levegő kazán utáni szabadba eresztése, forróvízkazánoknál a hőhordozó közeg gáztalanítása jelentheti. Sajnos erre az üzemzavaros helyzetek nem mindig adnak lehetőséget.
 
A melegvíz-, forróvízkazánok, a gőzkazánokhoz hasonlóan, kialakíthatók nagy vízterű vagy vízcsöves, tüzelőberendezéssel fűtött vagy tüzelőberendezés nélküli, hőhasznosító kivitelben. A meleg, forró víz előállítására is alkalmas hőhasznosító kazánokat a 2.199. ábra kapcsán ismertettük, így a következőkben elsősorban a fűtött berendezésekkel foglalkozunk.

Kazánok

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 492 0

Háztartásokban, ipari üzemekben, erőművekben széleskörűen alkalmaznak tüzelőanyag elégetésével vagy más módon bevezetett hőmennyiség hőhordozó közeggel történő hasznosítására szolgáló berendezéseket: kazánokat. A könyv ezek tervezésének, üzemeltetésének, vizsgálatának szerteágazó konstrukciós, hőtechnikai, áramlástani, szilárdságtani, vegyészeti és más ismereteit foglalja össze, az egyetemi oktatásban és a gyakorlati életben is hasznosítható módon. Az elméletet élő gyakorlattal ötvözve elsősorban erőműi, ipari, távhőszolgáltató kazánokkal foglalkozik, de a folyamatokra, szerkezeti kialakításra, gyakorlati viselkedésre vonatkozó utalások kisebb berendezéseknél is alkalmazhatók.

Hivatkozás: https://mersz.hu/gerse-kazanok//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave