Раздельная система дымоудаления газового котла. Выброс дымовых газов от навесных котлов. Коаксиальный вид системы удаления дыма

Время буржуек и угольных кочегарок постепенно подходит к концу. И даже самые современные промышленные котельные вынуждены потесниться перед индивидуальными теплопунктами и все возрастающим спросом на настенные газовые котлы. Одна из причин такого всплеска популярности газовых настенных котлов - возможность установки их практически в любом помещении в сочетании с удивительной простотой монтажа и адаптивностью к любым потребностям и условиям.


В значительной мере область применения котельного оборудования расширяет предлагаемая к ним система дымоходов. Кроме обычного атмосферного дымохода, который известен нам всем с детства, появились коаксиальные дымоходы, а так же разнообразные раздельные системы.


Система дымоудаления и подачи воздуха для горения – важная часть отопительной и водонагревательной техники. От правильного подбора и установки системы дымоудаления во многом зависит срок службы Вашего котельного оборудования. О таком факторе как безопасность не стоит и говорить – угарные газы должны быть своевременно отведены с соблюдением всех противопожарных мер. Ошибки при проектировании могут сказаться как на экономичности системы отопления, так и на ее производительности.


Коаксиальные и раздельные системы дымоудаления применяются для удаления дымовых газов от бытовых газовых котлов с закрытой камерой сгорания. Они могут использоваться как в индивидуальных, так и в многоквартирных жилых домах.


Обе эти системы состоят из двух частей – дымохода и воздуховода. Дымоход должен обеспечивать полный отвод дымовых газов от котла в атмосферу, а воздуховод – подачу необходимого объема воздуха на горение газа. Забор воздуха может производиться как непосредственно снаружи здания, так и внутри помещения, в случае если оно соответствует необходимым требованиям и обеспечивает достаточную приточную вентиляцию.


  1. КОАКСИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДЫМОХОДОВ НАСТЕННЫХ КОТЛОВ

Коаксиальная система дымоудаления применяется для удаления дымовых газов от бытовых газовых котлов с закрытой камерой сгорания, где температура дымовых газов не превышает 200 С. В установке допускается разрежение или избыточное давление до 200 Па.


Коаксиальные дымоходы обычно изготавливаются толщиной 1.0, 1.5 и 2.0 мм., круглого сечения. Внутренняя труба исполняется из алюминия, наружная – из стали или алюминия. Варианты диаметров чаще всего 60/100 или 80/125. Причем типоразмер 60/100 наиболее распространен, а 80/125 используется с настенными кондексационными котлами, или в тех случаях, когда система дымоотвода превышает 4-5 метров.


Практически все элементы коаксиальной системы универсальны – подходят любым термоблокам, в не зависимости от брэнда. Например, удлинительные участки к настенным котлам Vaillant , Buderus , Viessmann, котлам Bosch и т.д – полностью взаимозаменяемы.


Исключение составляет элемент, который крепится прямо на котел – это угловое колено или вертикальный адаптер для подключения к котлу. Угловой адаптер используется для горизонтального прохода через стену, а вертикальный – для прохода через крышу, либо в тех случаях, когда нужно смонтировать горизонтальный проход несколько выше.


Потому если Вы приобретаете комплект прохода через стену (или крышу), то его тоже нужно, как и адаптер котла, выбирать в зависимости от производителя Вашего котельного оборудования.


С внешней стороны элементы дымохода окрашиваютс я в белый цвет. Элементы коаксиальной системы могут так же использоваться совместно с элементами раздельной системы дымоходов 80/80 .


Какая то дополнительная изоляция при монтаже не требуется - минимальный отступ от горючих материалов 0 мм.


1.1 Расчет системы дымоудаления

Расчет коаксиальной системы дымоудаления необходимо производить с учетом места установки, характеристик котла и геометрии дымохода.

При расчете необходимо проверить сопротивление дымохода, и убедится что при всех возможных погодных условиях и режимах работы термоблока разряжения на входе в дымоход достаточно для преодоления сопротивления котла и самого дымохода, а так же обеспечивается достаточный приток воздуха для горения.


Следует учитывать, что обычно для диаметра 60/100 суммарная длинна дымохода не должна превышать 4.5 метра, а каждый отвод 90 градусов снижает ее еще на 0,5 метра. Если требуется большая длинна конструкции, то следует перейти на раздельную систему, или на коаксиальный дымоход диаметром 80/125.


Температура внутренней поверхности дымохода должна быть не менее 0 С. Не выполнение этого условия, в период отрицательных температур, приведет к обмерзанию конденсата внутри дымохода, сужению рабочего сечения и возможной аварийной остановке котла. Так же необходимо убедится, что температура внутренней поверхности дымохода во всех режимах превышает температуру точки росы в продуктах сгорания.


1.2 Схемы коаксиального дымоудаления

1.2.1 Горизонтальный вывод через наружную стену


Это наиболее распространенная схема построения дымохода к настенному котлу. Благодаря своей простоте и небольшой стоимости она применяется в подавляющем большинстве случаев.


|Коаксиальный дымоотвод выводится горизонтально через наружную стену. При монтаже необходимо обеспечить уклон 2-3 градуса от котла с целью исключения попадания конденсата в прибор.


Для монтажа обычно применяются стандартные базовые комплекты прохода через стену. Комплекты подбираются по типу (производителю) настенного котла. Например базовый проход через стену VAILLANT (арт. 303807) или горизонтальный комплект BUDERUS (арт. 7 747 380 027 3) отличаются угловым адаптером подключения к котлу. Остальные части одинаковые и взаимозаменяемые. И конечно, к ним можно использовать любые удлинительные элементы, например удлинение коаксиальной трубы 60/100 1 метр , или колено коаксиальное 60/100 угол 90 .


1.2.2 Вертикальный проход через крышу

В этом случае дымоход выводится верх от котла через крышу здания. При этом используется вертикальный адаптер (он одевается прямо на котел и каждого производителя он свой, смотрите например Адаптер коаксиальный вертикальный Ø60/100 BOSCH, Buderus) . Далее монтируется необходимое количество удлинительных элементов, например Труба коаксиальная 60/100 2.0 м . Завершает конструкцию сверху Терминал вертикальный Ø60/100 для прохода через крышу - он обеспечивает герметичное соединение с кровлей.

Такая схема обычно применяется в частных домах и коттеджах.


1.2.3 Подключение к коллективному дымоходу

Коаксиальный дымоход выводится в шахту коллективного дымохода. Поступление воздуха для горения происходит из свободного пространства между наружной стенки шахты и гильзой общего дымохода.

При этом необходим тщательный расчет как всей шахты, так и гильзы дымохода (площадь сечения, максимальная длинна, расстояние между приборами и т.д.) во избежание опрокидывания тяги от одного термоблока на другой.

Если такой расчет затруднен, то предпочтительно проектировать многоканальный коллективный дымоход – когда забор воздуха происходит по общему пространству, а отвод продуктов сгорания по индивидуальному каналу.

Такие системы дымоходов обычно используются в поквартирном отоплении в многоквартирных домах.





1.3 Правила монтажа коаксиальных дымоходов

1.3.1 Вертикальный участок

При проектировании и монтаже вертикального прохода через крышу необходимо руководствоваться нижеприведенной схемой.

Высота дымохода для домов с плоской крышей должна быть более 2,0 м., а если крыша прилегает к дымоходу - не менее 0.5 над прилегающей кровлей.

Во избежание попадания в котел кондексата в начале участка устанавливается Конденсатосборник коаксиальный Ø60/100 для прямоточных труб.


1.3.2 Горизонтальный участок

При монтаже горизонтального прохода через стену необходимо соблюдать следующую схему:

При проектировании дымохода важно максимально сократить его длину и количество поворотов. Желательно использовать не более 3-х поворотов 90°, так как каждый из них снижает допустимую длину дымохода в среднем на 0,5 метра.


Для отвода конденсата, предусматриваются кондексатоотводчики, а сам дымоход монтируется с уклоном 2-3 градуса от котла.


О раздельной системе дымоходов 80/80 мы поговорим в части 2 этой статьи.

Коаксиальные дымоходы для настенных газовых котлов в последнее время имеют широкое применение для современного отопительного оборудования. Это отличное решение для частного дома при отсутствии в нем дымоходной трубы, а также для многоквартирных домов, имеющих общий стояк для дымоудаления.

Простота конструкции и эстетичный внешний вид делают коаксиальный дымоход незаменимым для правильной работы газового настенного двухконтурного или одноконтурного котла. Давайте и мы подробно рассмотрим его особенности, принцип работы, требования к установке и монтажу данной конструкции.

Коаксиальный дымоход для газового котла: что это такое и где применяется

Коаксиальных дымоход применяется для отопления с принудительной тягой. Сам котел должен быть турбированным, т.е. иметь встроенный вентилятор для выброса продуктов сгорания. Само понятие «коаксиальный» означает соосный, т.е. дымоход «труба в трубе». По наружной трубе происходит приток воздуха в котел, по внутренней трубе — выхлоп отработанных газов в атмосферу.

Диаметр этих дымоходов, как правило, составляет 60/100. Его внутренняя труба равна 60 мм, а наружная — 100 мм. Для конденсационных котлов диаметр дымохода: 80/125 мм. Материалом исполнения является сталь, покрашенная термостойкой эмалью белого цвета. Смотрим стандартную комплектацию по фото-схеме.

Существует также такое понятие, как утепленный коаксиальный дымоход. Это тот же соосный дымоход, только наружная труба у него выполнена не из металла, а из пластика. Или же второй вариант: когда внутренняя труба несколько длиннее наружной. Сделано это специально для того, чтобы на внешней трубе не образовывался конденсат. Такой вид дымохода стоит чуть подороже, но не намного.

Коаксиальный дымоход может составляться из нескольких элементов:

— коаксиальные трубы (удлинители) разной длины от 0,25 м до 2 метров;

— коаксиальное колено (уголок) под 90 или 45 градусов;

— коаксиальный тройник;

— наконечник трубы, иногда зонтик;

— хомуты и прокладки.

Производители коаксиальных дымоходов для газовых котлов

При покупке настенного газового котла, вам предложат сразу купить к нему и коаксиальную трубу. В обычной, стандартной ситуации продается коаксиальный комплект для горизонтальной системы дымоудаления, куда входит: колено 90 градусов, удлинитель 750 мм с уличным наконечником, обжимной хомут, прокладки и декоративные вставки.

Если у вас несколько другой случай, то все остальные части и элементы можно докупить отдельно. Эти элементы универсальны практически для любого производителя настенных газовых котлов.

Исключением является первый элемент, это либо первое колено, либо первая труба от котла. Дело в том, что у каждого производителя котлов есть свои особенности посадочного места. Это касается фирменных (родных) коаксиальных дымоходов.

Но бывают случаи, когда для определенной марки котла труб нет в наличии или они очень дорогие. Например, фирменный коаксиальный комплект для немецкого котла стоит около 70 евро. В таких случаях можно рассмотреть покупку его аналога.

Аналоги фирм производителей коаксиальных дымоходов

Эти комплекты имеют универсальные посадочные места, и отверстия для крепления стартового колена (отвода) совпадают с большинством производителей газовых котлов, представленных на российском рынке.

Коаксиальный дымоход «Royal Thermo»


Коаксиальные дымоходы фирмы «Royal Thermo » подойдут для , Vaillant или Navien. При покупке труб Роял внимательно смотрите на упаковку, на ней с торца для каждой марки котла проставлен свой артикул: «Bx» — Baxi, «V» — Vaillant, «N» — Navien.

Еще одним производителем на рынке коаксиальных труб и элементов к ним является компания «Grosseto ».
Их дымоходы универсальны и подойдут для котлов марок Ariston, Vaillant, Wolf, Baxi, Ferroli, а также корейских и Korea Star.

Главным преимуществом универсальных аналогов коаксиальных дымоходов является их низкая цена. Она отличается от фирменных комплектов в два, а то и в три раза.

Монтаж и требования к установке коаксиального (соосного) дымохода

Коаксиальный дымоход может быть установлен в трех вариантах:

— горизонтально с выводом на улицу;

— горизонтально с выводом в шахту (поквартирное отопление);

— вертикально с выводом в уже существующий дымоход.

Наиболее распространенным способом вывода коаксиального дымохода является вариант- горизонтально с выводом на улицу.

Коаксиальный дымоход в стену


По схеме выше мы видим:

1 — коаксиальная труба с наконечником;

2 — колено коаксиальное;

4 — коаксиальная труба (удлинитель);

Для правильного монтажа коаксиального дымохода существует ряд требований

1. Общая длина дымохода должна быть не более 4-х метров.

2. Допускается использовать только два поворота, не более двух колен.

3. Минимальное расстояние от трубы до участка потолка и стен, выполненных их негорючего материала, должно составлять 0,5 метра.

4. Горизонтальный участок трубы должен быть выполнен с небольшим наклоном вниз, в сторону улицы.

Эти необходимо сделать для того, чтобы образовавшийся конденсат стекал не в котел, а уходил на улицу.

Раздельные системы дымоходов для газовых котлов

Еще одним популярным способом отвода продуктов сгорания у турбированных газовых настенных котлов является раздельная система дымоудаления. Что же это такое?

Бывают случаи, когда по той или иной причине нельзя вывести коаксиальный дымоход. Для этого была разработана система, состоящая из двух раздельных труб: одна на выброс газов, другая — для подсоса воздуха в котел. Смотрим схему установки.

Раздельный дымоход для котла

Как правило, диаметр таких труб составляет 80 мм. Материал исполнения — сталь. В некоторых случаях, трубу подсоса воздуха заменяют на гибкую алюминиевую гофру, которая растягивается до 3-х метров.

Для того, чтобы установить раздельный дымоход на газовый котел, необходимо купить специальный адаптер — разделитель каналов. Он устанавливается сверху навесного котла и преобразует выход «труба в трубе» в раздельный, на который затем и монтируются трубы.

Некоторые производители, например, тот же «Навьен», заранее позаботились о потребителях, и выпускают настенные газовые котлы с уже установленной системой под раздельные трубы. Это чисто корейская версия котлов, обозначается под артикулом «К». Котел с такой системой будет иметь название «Navien Deluxe-24 K», где 24 — это его мощность в кВт.

Установка котла с раздельной системой дымохода

Трубы могут выводиться в 3-х вариантах:

— обе трубы в одну стену;

— обе трубы в разные стены;

— одна труба в стену, вторая — в существующий дымоход.

Какой из способов дымоудаления подойдет именно для вашего дома должна решать проектная организация. Согласно техническим условиям, они составляют индивидуальный проект для каждого дома.

В нем прописывается исполнение газового котла (напольный, настенный), его максимальная мощность, а также то, какие трубы должны быть установлены: раздельные или же необходимо купить коаксиальный дымоход для газового котла.

Единственное, что они не в праве решить за Вас — это марка котла. Никто не может заставить Вас купить модель какого-то определенного производителя. Здесь уже выбор остается только за Вами. Смотрим видео.

Занимает центральное место, и по праву может считаться сердцем системы теплоснабжения. Современные котлы, помимо сугубо профессиональных качеств, обладают также эргономичным дизайном, что, безусловно, приятно каждому владельцу.

Котлы бывают напольные и настенные. Напольные котлы, как следует из названия, устанавливаются на пол и наиболее часто подключаются к высокопроизводительному емкостному для приготовления горячей санитарно-технической воды. Настенные котлы идеально подходят для отопления квартиры или жилого дома и приготовления горячей санитарно-технической воды. Настенный котел отвечает всем текущим требованиям по минимуму занимаемого места. По сравнению с напольным настенный котел имеет меньшие габариты и не занимает большую площадь, так как устанавливается на стену. Он легко устанавливается в кухне, в ванной комнате или на чердаке.

Уделим основное внимание настенному котлу и рассмотрим его более подробно.

Котел — это генератор тепла, в нём энергия от сгорания топлива с помощью теплообменника передается теплоносителю, которым чаще всего является вода.

Особенности настенных котлов

Настенные котлы бывают одно- и двухконтурные. Одноконтурные котлы обеспечивают только отопление помещения.

Двухконтурные — одновременно отапливают помещение и обеспечивают горячее водоснабжение. Преимущество двухконтурных котлов перед одноконтурными кажется очевидным, ведь покупая один котел, решаешь сразу две проблемы. Но бывают отдельные случаи, например, в частном доме может иметься центральное водоснабжение и не быть отопления. Тогда на помощь приходят одноконтурные котлы.

В настенных котлах принцип нагревания воды проточный. Теплоноситель — вода не греется в какой-то емкости, а нагревается в «проточном режиме».

Настенные котлы с открытой и закрытой камерой сгорания

Настенные котлы подразделяются также на котлы с открытой и закрытой камерой сгорания.

В котлах с открытой камерой сгорания (с естественной тягой) воздух для горения забирается непосредственно из помещения, в котором находится котел, а отработанные газы выбрасываются в дымоход, который должен быть предусмотрен в помещении. Когда дымоход отсутствует или котел будет смонтирован в квартире, где дымоход не задуман в принципе, на помощь приходят котлы с закрытой камерой сгорания. В таком случае котел комплектуется специальной системой дымоудаления. Дело в том, что в конструкцию такого котла включен дымосос, который принудительно удаляет продукты сгорания из топки, и соответственно, ему не нужен дымоход с естественной тягой.

Преимущество таких котлов в том, что они не сжигают кислород в помещении и для них не требуется дополнительного притока воздуха для поддержания процесса горения. Такая схема котельной: настенный газовый котел с закрытой камерой сгорания с коаксиальным дымоходом чаще всего применяется при организации поквартирного отопления. Удобство заключается в том, что хозяин сам может регулировать интенсивность работы отопления и водоснабжения. А также не нужно платить за соседей, если в доме организована общая котельная, и плата взимается без тепловых счетчиков, поквартирно. В результате получается экономия на установке короткого и недорогого коаксиального дымохода вместо традиционного, более дорогостоящего.

Часто бывает, что хозяин не хочет выводить дымоход на крышу коттеджа из эстетических соображений, либо опасаясь, что скат крыши может покрыться сосульками и дымоход просто сломается. В таких случаях тоже выручает вертикальный коаксиальный дымоход.

Возможности настенных котлов

Газовые настенные котлы предназначены для отопления частных домов или квартир, а также для приготовления горячей воды. Как правило, они обладают компактными размерами, при этом удачно сочетают в себе много полезных свойств. Производители учитывают, что котел все время будет на глазах, и потому настенные котлы обладают изысканным дизайном.

Управляет работой котла автоматика, которая, в зависимости от степени автоматизации, будет сама поддерживать заданный температурный режим в доме. Например, Вы сами можете управлять работой котла, устанавливая желаемую температуру на заданное время (таймер) и в нужном помещении (например, ночью температура +20, а днем +22). В систему отопления может входить «теплый пол», температурой которого также можно управлять при помощи котла. Газовый котел автоматически выключается при отсутствии газа и автоматически включается при включении газа, то есть имеет блок автоматического зажигания. Автоматика котла контролирует наличие пламени, тяги в дымоходе, нагрев теплоносителя.

Выбор настенного котла

Сначала необходимо определиться, какой котел Вам нужен: одно- или двухконтурный.

Теплопотери 1 м² площади дома можно усреднено принять как 100 Вт. Но это при условии, что Ваше жилье не соседствует с неотапливаемыми помещениями. При этом потолки в нём должны быть 3 м и не очень много окон. Если же Вы хотите отопить угловую комнату, или комнату с двумя или более окон, то на отопление 1 м² потребуется около 150 Вт.

Более подробный расчет можно получить у менеджеров-консультантов, которые подберут оборудование, исходя из параметров Вашего дома или квартиры.

Предположим, что Вы уже ориентировочно определились или Вам помогли определиться с потребной мощностью на нужды отопления.

Следующий вопрос, который Вам предстоит решить, это производительность котла по горячему водоснабжению. И здесь ориентировочная математика тоже очень проста. Из одного крана выливается примерно 400 л/час. В технических характеристиках котла обычно производительность приводится минутная, т.е., в л/мин. Итак, если Вам достаточно одной точки горячего водоснабжения, то котел Вам необходим с производительностью 400 л/час: 60 = 6,6 л/мин.

Если же, оценив потребности, Вам необходимо как минимум две точки горячего водоснабжения, то котел, который Вас бы устроил, должен обладать производительностью не менее 13,2 л/мин. Итак, с расходом мы вроде бы разобрались. Однако это не совсем так.

Дело в температуре воды. Ведь моем мы руки, посуду, принимаем душ, как правило, не горячей водой, а теплой. Точнее, комфортная температура «теплой» воды примерно 40 С°. Возвращаясь к характеристикам котлов, в которых кроме диапазона температур ГВС, например, 30−50 С° ±3 С°, приведен такой параметр, как расход при Δt 25; 30; 35. Что же это за Δ такая? Все очень просто: это разница между температурой воды холодной, входящей в котел, и горячей, нагретой котлом. Предположим, что температура холодной воды 10 С°. Чтобы получить на выходе желаемые 40 С° (или чуть меньше — дело вкуса), нам необходимо нагреть воду на 30 С°. Соответственно, нас интересует постоянный расход воды при Δt 30 С°, который, например, равен 13,2 л/мин. Итак, данный котел гарантированно обеспечит две точки водоснабжения в любом режиме использования.

Таким образом, мы выбираем котел по производительности ГВС и, возвращаясь к графе «мощность», очень удивляемся, увидев 27,5 кВт.

«Куда такой мощный на дом в 150 м²? Это ошибка!» — говорите Вы продавцу. Нет, не ошибка. Действительно, завышенная мощность настенника, как правило, обусловлена Вашими аппетитами по приготовлению горячей воды.

Немаловажным критерием отбора является отрытая или закрытая камера сгорания. Если Вы собираетесь поместить котел в отдельном доме, то предпочтительнее будет котел с открытой камерой сгорания. Если же настенный котел предполагается в квартире или в доме, где отсутствует дымоход, следует выбрать котел закрытой камерой сгорания.

Современные настенные газовые котлы обладают целым комплексом достоинств. Во-первых, они сохраняют работоспособность (не блокируются и не отключаются) при достаточно широком диапазоне давления газа. Это свойство просто жизненно необходимо при использовании котлов в России, т.к. в нашей стране существует проблема постоянного перепада давления магистрального газа. Хорошие настенные котлы устойчиво разжигаются и работают даже при давлении газа 2 мБар. Конечно, мощность при таком давлении снижается почти в 6 раз, но работает устойчиво. При этом они сохраняют не менее 90% мощности при давлении газа 13 мБар.

Во-вторых, практически у всех котлов имеется система управления мощностью горелки, позволяющая плавно изменять мощность горелки в диапазоне 37-100% в зависимости от потребности и тем самым снижать вероятность образования накипи в теплообменнике, повышая комфортность использования.

В-третьих, они оснащены всеми необходимыми степенями защиты, обеспечивающими высокий уровень безопасности этих котлов. Настенные котлы Electrolux обладают двумя степенями защиты от образования накипи. С одной стороны, это система контроля температуры в первичном контуре, которая позволяет практически мгновенно реагировать на критическое повышение температуры в теплообменнике, что существенно снижает вероятность образования накипи. С другой стороны, в нём также присутствует магнитная система снижения накипеобразования, основанная на том, что под действием магнитного поля соли разделяются и выстраиваются таким образом, что они не осаждаются при нагреве. Если этого не происходит, и накипь оседает на теплообменнике, он прогорает, и котел становится неисправен.

РУСКЛИМАТ представляет широкий ассортимент надежных, долговечных и экономичных настенных газовых котлов, а также предлагает свои услуги по подбору, установке и обслуживанию оборудования.
Наши специалисты, исходя из Ваших потребностей, индивидуально подберут оборудование, максимально подходящее именно для Вас.

Виртуальные частицы - это абстрация, которая возникает в формализме пертурбативной квантовой теории поля.
Оказалось, что напрямую решать уравнения квантового поля, которое взаимодействует с другим квантовым полем обычно очень сложно. Поэтому люди придумали такой подход, называется пертурбативная квантовая теория поля. В физике частиц (на том же коллайдере) обычно сначала какие-то частицы слетаются издалека (где их взаимодействие друг с другом мало), как-то взаимодействуют, и потом разлетаются далеко (где их взаимодействие опять мало). Поэтому люди решили, что такой процесс можно описать, взяв за основу теорию свободных, не взаимодействующих вообще частиц (такую теорию решить легко), а дальше порядок за порядком вводить в такую теорию взаимодействие как малое возмущение. То есть математически разложить полную теорию в ряд по константе связи (характеристика, описывающая взаимодействия, такая как постоянная тонкой структуры, например) в окрестности свободной теории. Такой подход называется теорией возмущений, или пертурбативной квантовой теорией поля.

Оказалось, что когда так делаешь, то получается очень наглядная картинка, то что вы видите в описании вопроса. Процессы взаимодействия частиц в каждом порядке описываются как сумма диаграмм, где в вершинах стоят элементарные взаимодействия (которые мы и вводим порядок за порядком), а между этими вершинами пролетают возмущения (частицы) свободного квантового поля, но немного другого рода, чем обычные частицы, они отличаются тем, что у них не всегда E_0 = m c^2 (или, что более правильно E^2 - p^2 c^2 = m^2 c^4). Такие внутренние частицы не могут вылетать из диаграммы наружу, их и называют виртуальными. Чтобы, соответственно, получить точный ответ в такой постановке вопроса, надо просуммировать все возможные диаграммы со всем возможным количеством вершин, которые подходят под нужный процесс. Реально, достаточно взять сумму небольшого числа диаграмм, которые вносят самый большой вклад.
Поскольку картинка получилась очень уж наглядной, люди стали говорить что взаимодействия реальных частиц - это их обмен виртуальными, и вообще перетрактовывать любой процесс в рамках этих самых виртуальных частиц.
Такая картина права только наполовину, она права в том, что рассеяние частиц осуществляется посредством сложных взаимодействий квантовых полей друг с другом. Но сами виртуальные частицы - это не физика, это техника расчета определенных величин. Достоинство ее в том, что она работает в очень большом числе случаев. Есть другие менее универсальные техники, где никаких виртуальных частиц нет, например, бутстрап. Есть случаи, когда эта техника неприменима, например, когда константа связи слишком большая или есть всякие эффекты, которые принципиально не подпадают под теорию возмущений, например, инстантоны. Самый простой пример процесса, где описание через виртуальные частицы не работает - это эффект Швингера, рождение электрон-позитронных пар в сильном электрическом поле.
Отвечая конкретно на ваш вопрос, мы не наблюдаем флуктуирующий вакуум, мы наблюдаем что будет, если в вакуум отправить какие-то частицы или поместить какие-то объекты. В некоторых случаях имеет смысл описывать такие процессы в рамках теории возмущений, тогда наглядно процесс можно представить как то что реальные частицы взаимодействуют с какими-то виртуальными, возникшими из вакуума. Но так как по сути своей виртуальные частицы суть элементы даже не теории, а техники расчета физических величин в квантовой теории поля, не думаю, что вопрос о том сколько виртуальных частиц рождается в вакууме в единицу времени имеет смысл.

А он и не виртуальными частицами объясняется. Возьмем гармонический осциллятор в квантовой механике, у него есть уровни энергии, есть основное состояние и возбужденные. Если рисовать аналогию с квантовой теорией поля, то основное состояние - это вакуум, а возбужденные состояния - это состояния квантового поля с каким-то количеством частиц. Так вот, эффект Казимира возникает исключительно из-за особенностей вакуумного состояния. Вакуумное состояние в промежутке между двумя пластинами отличается от вакуумного состояния вне их. Как в случае со светом между двумя пластинами, он должен образовывать стоячие волны, также в случая и с фотонами между двумя пластинами, они должны иметь определенные волновые числа. Так же и с нулевыми модами, вакуумных мод в промежутке между пластинами меньше, чем снаружи. Из-за этой разницы возникает эффект Казимира. Вакуумные моды не есть виртуальные частицы, они ни с чем никак сами по себе не взаимодействуют, ничего не рассеивают.
То что я сказал, что виртуальные частицы - это абстракция, это не значит, что квантовое поле - это что-то очень простое, и там не может быть странных эффектов. Я хочу добавить, что я не говорю сейчас что-то шокирующе новое, все это есть в любом учебнике по квантовой теории поля, просто это отличается от того, что в итоге оказывается в популярных источниках.

Котлы различают по следующим признакам:

По назначению:

Энергетически е – вырабатывающие пар для паровых турбин; их отличает высокая производительность, повышенные параметры пара.

Промышленные – вырабатывающие пар как для паровых турбин, так и для технологических нужд предприятия.

Отопительные – производящие пар для отопления промышленных,жилых и общественных зданий. К ним относятся и водогрейные котлы. Водогрейный котел – устройство, предназначенное для получения горячей воды с давлением выше атмосферного.

Котлы-утилизаторы - предназначены для получения пара или горячей воды за счет использования тепла вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) при переработке отходов химических производств, бытового мусора и т.д.

Энерготехнологические – предназначены для получения пара за счет ВЭР и являющиеся неотъемлемой частью технологического процесса (например, содорегенерационные агрегаты).

По конструкции топочного устройства (рис. 7):

Рис. 7. Общая классификация топочных устройств

Различают топки слоевые – для сжигания кускового топлива и камерные – для сжигания газового и жидкого топлива, а также твердого топлива в пылевидном (или мелкодробленом) состоянии.

Слоевые топки подразделяются на топки с плотным и кипящим слоем, а камерные – на факельные прямоточные и циклонные (вихревые).

Камерные топки для пылевидного топлива подразделяют на топки с твердым и жидким шлакоудалением. Кроме того, по конструкции они могут быть однокамерными и многокамерными, а по аэродинамическому режиму – под разрежением и под наддувом .

В основном используется схема под разряжением, когда в газоходах котла дымососом создается давление меньше атмосферного, то есть разряжение. Но в некоторых случаях при сжигании газа и мазута или твердого топлива с жидким шлакоудалением может использоваться схема под наддувом.

Схема котла под наддувом. В этих котлахвысоконапорная дутьевая установка обеспечивает избыточное давление в топочной камере 4 – 5 кПа, которое позволяет преодолеть аэродинамическое сопротивление газового тракта (рис. 8). Поэтому в этой схеме отсутствует дымосос. Газоплотность газового тракта обеспечивается установкой мембранных экранов в топочной камере и на стенах газоходов котла.

Достоинства данной схемы:

Сравнительно низкие капитальные затраты на обмуровку;

Более низкий по сравнению с котлом, работающим под

разряжением, расход электроэнергии на собственные нужды;

Более высокий КПД за счет снижения потерь с уходящими газами из-за отсутствия присосов воздуха в газовый тракт котла.

Недостаток – сложность конструкции и технологии изготовления мембранных поверхностей нагрева.

По виду теплоносителя , генерируемого котлом: паровые и водогрейные .

По перемещению газов и воды (пара):

    газотрубные (жаротрубные и с дымогарными трубами);

    водотрубные;

    комбинированные.

Схема жаротрубного котла. Котлы предназначены для замкнутых систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и выпускаются для работы при допустимом рабочем давлении 6 бар и допустимой температуре воды до 115 °С. Котлы предназначены для работы на газообразном и жидком топливе, в том числе на мазуте и сырой нефти, и обеспечивают КПД при работе на газе – 92 % и на мазуте – 87 %.

Стальные водогрейные котлы имеют горизонтальную реверсивную камеру сгорания с концентрическим расположением дымогарных труб (рис. 9). Для оптимизации тепловой нагрузки, давления в камере сгорания и температуры отходящих газов дымогарные трубы оснащены турбулизаторами из нержавеющей стали.

Рис. 8. Схема котла под «наддувом»:

1 – воздухозаборная шахта; 2 – высоконапорный вентилятор;

3 – воздухоподогреватель 1-й ступени; 4 – водяной экономайзер

1-й ступени; 5 – воздухоподогреватель 2-й ступени; 6 – воздуховоды

горячего воздуха; 7 – горелочное устройство; 8 – газоплотные

экраны, выполненные из мембранных труб; 9 – газоход

Рис. 9. Схема топочной камеры жаротрубных котлов:

1 – передняя крышка;

2 – топка котла;

3 – дымогарные трубы;

4 – трубные доски;

5– каминная часть котла;

6 – люк каминной части;

7 – горелочное устройство

По способу циркуляции воды все разнообразие конструкций паровых котлов на весь диапазон рабочих давлений можно свести к трем типам:

- с естественной циркуляцией – рис. 10а;

- с многократной принудительной циркуляцией – рис. 10б;

- прямоточные – рис. 10в.

Рис. 10. Способы циркуляции воды

В котлах с естественной циркуляцией движение рабочего тела по испарительному контуру осуществляется за счет разности плотностей столбов рабочей среды: воды в опускной питательной системе и пароводяной смеси
в подъемной испарительной части циркуляцион-ного контура (рис. 10а). Движущий напор циркуляции
в контуре можно выразить формулой

, Па,

где h – высота контура, g – ускорение свободного падения, ,
– плотность воды и пароводяной смеси.

При критическом давлении рабочая среда является однофазной и ее плотность зависит только от температуры, а так как последние близки между собой в опускной и подъемной системах, то движущий напор циркуляции будет очень мал. Поэтому на практике естественная циркуляция применяется для котлов только до высоких давлений, обычно не выше 14 МПа.

Движение рабочего тела по испарительному контуру характери-зуется кратностью циркуляции К, которая представляет собой отношение часового массового расхода рабочего тела через испарительную систему котла к его часовой паропроизводительности. Для современных котлов сверхвысокого давления К=5-10, для котлов низких и средних давлений К составляет от 10 до 25.

Особенностью котлов с естественной циркуляцией является способ компоновки поверхностей нагрева, заключающийся в следующем:

В котлах с многократной принудительной циркуляцией движение рабочего тела по испарительному контуру осуществляется за счет работы циркуляционного насоса, включаемого в опускной поток рабочей жидкости (рис. 10б). Кратность циркуляции поддерживается невысокой (К=4-8), поскольку циркуляционный насос гарантирует ее сохранение при всех колебаниях нагрузки. Котлы с многократной принудительной циркуляцией позволяют экономить металл для поверхностей нагрева, так как допускаются повышенные скорости воды и рабочей смеси, частично улучшая, таким образом, охлаждение стенки труб. Габариты агрегата при этом несколько снижаются, так как диаметр трубок можно выбирать меньшим, чем для котлов с естественной циркуляцией. Эти котлы могут применяться вплоть до критических давлений 22,5 МПа, наличие барабана дает возможность хорошо осушать пар и продувать загрязненную котловую воду.

В прямоточных котлах (рис. 10в) кратность циркуляции равна единице и движение рабочего тела от входа в экономайзер и до выхода из агрегата перегретого пара принудительное, осуществляемое питательным насосом. Барабан (достаточно дорогой элемент) отсутствует, что дает при сверхвысоком давлении известное преимущество прямоточным агрегатам; однако это обстоятельство вызывает при сверхкритическом давлении удорожание станционной водоподготовки, поскольку повышаются требования к чистоте питательной воды, которая должна в этом случае содержать примесей не больше, чем выдаваемый котлом пар. Прямоточные котла универсальны по рабочему давлению, а на закритическом давлении вообще являются единственными генераторами пара и находят широкое применение в современной электроэнергетике.

Существует разновидность циркуляции воды в прямоточных парогенераторах – комбинированная циркуляция, осуществляемая за счет особого насоса или дополнительного параллельного циркуляционного контура естественной циркуляции в испарительной части прямоточного котла, позволяющая улучшить охлаждение экранных труб при малых нагрузках котла за счет увеличения на 20–30 % массы циркулируемой через них рабочей среды.

Схема котла с многократной принудительной циркуляцией на докритическое давление представлена на рис. 11.

Рис. 11. Конструктивная схема котла с многократной принудительной циркуляцией:

1 – экономайзер; 2 – барабан;

3 – опускная питательная труба; 4 – циркуляционный насос; 5 – раздача воды по циркуляционным контурам;

6 – испарительные радиа-ционные поверхности нагрева;

7 – фестон; 8 – пароперегреватель;

9 – воздухоподогреватель

Циркуляционный насос 4 работает с перепадом давления 0,3 МПа и позволяет применять трубы малого диаметра, что дает экономию металла. Малый диаметр труб и невысокая кратность циркуляции (4 – 8) вызывают относительное снижение водяного объема агрегата, следовательно, снижение габаритов барабана, уменьшение сверлений в нем, а отсюда общее снижение стоимости котла.

Малый объем и независимость полезного напора циркуляции от нагрузки позволяют быстро растапливать и останавливать агрегат, т.е. работать в регулировочно-пусковом режиме. Область применения котлов с многократной принудительной циркуляцией ограничивается сравнительно невысокими давлениями, при которых можно получать наибольший экономический эффект за счет удешевления развитых конвективных испарительных поверхностей нагрева. Котлы с многократной принуди-тельной циркуляцией нашли распространение в теплоутилизационных и парогазовых установках.

Прямоточные котлы. Прямоточные котлы не имеют зафиксированной границы между экономайзером и испарительной частью, между испарительной поверхностью нагрева и пароперегревателем. При изменении температуры питательной воды, рабочего давления в агрегате, воздушного режима топки, влажности топлива и других факторов соотношения между поверхностями нагрева экономайзера, испарительной части и перегревателя меняются. Так, при понижении давления в котле снижается теплота жидкости, повышается теплота испарения и снижается теплота перегрева, поэтому уменьшается зона, занимаемая экономайзером (зона подогрева), растет зона испарений и уменьшается зона перегрева.

В прямоточных агрегатах все примеси, поступающие с питательной водой, не могут удаляться с продувкой подобно барабанным котлам и откладываются на стенках поверхностей нагрева или уносятся с паром в турбину. Поэтому прямоточные котлы предъявляют высокие требования к качеству питательной воды.

Для уменьшения опасности пережога труб из-за отложения солей в них зону, в которой испаряются последние капли влаги и начинается перегрев пара, на докритических давлениях выносят из топки в конвективный газоход (так называемая вынесенная переходная зона ).

В переходной зоне идет энергичное выпадение и отложение примесей, а так как температура стенки металла труб в переходной зоне ниже, чем в топке, то опасность пережога труб значительно снижается и толщину отложений можно допускать большей. Соответственно удлиняется межпромывочная рабочая кампания котла.

Для агрегатов закритических давлений переходная зона, т.е. зона усиленного выпадения солей, также имеется, но она сильно растянута. Так, если для высоких давлений ее энтальпия измеряется величиной 200-250 кДж/кг, то для закритических давлений возрастает до 800 кДж/кг, и тогда выполнение вынесенной переходной зоны становится нецелесообразным, тем более, что содержание солей в питательной воде здесь так мало, что практически равно их растворимости в паре. Поэтому, если котел, спроектированный на закритическое давление, имеет вынесенную переходную зону, то делается это только из соображений обычного охлаждения дымовых газов.

Из-за малого аккумулирующего объема воды у прямоточных котлов важную роль играет синхронность подачи воды, топлива и воздуха. При нарушении этого соответствия в турбину можно подать влажный или чрезмерно перегретый пар, в связи с чем для прямоточных агрегатов автоматизация регулирования всех процессов является просто обязательной.

Прямоточные котлы конструкции профессора Л.К. Рамзина. Особенностью котла является компоновка радиационных поверхностей нагрева в виде горизонтально-подъемной навивки трубок по стенам топки с минимумом коллекторов (рис. 12).

Рис. 12. Конструктивная схема прямоточного котла Рамзина:

1 – экономайзер; 2 – перепускные необогреваемые трубы;

3 – нижний распределительный коллектор воды; 4 – экранные

трубы; 5 – верхний сборный коллектор смеси; 6 – вынесенная

переходная зона; 7 - настенная часть перегревателя;

8 – конвективная часть перегревателя; 9 –воздухоподогреватель;

10 – горелка

Как в дальнейшем показала практика, такое экранирование имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Позитивным является равномерный обогрев отдельных трубок, включенных в ленту, так как трубки проходят по высоте топки все температурные зоны в одинаковых условиях. Негативным – невозможность выполнения радиационных поверхностей заводскими крупными блоками, а также повышенная склонность к теплогидравлическим разверкам (неравномерное распределение температуры и давления в трубах по ширине газохода) при сверхвысоком и сверхкритическом давлении из-за большого приращения энтальпии в длинном змеевике.

Для всех систем прямоточных агрегатов соблюдаются некоторые общие требования. Так, в конвективном экономайзере питательная вода до поступления в топочные экраны не догревается до кипения примерно на 30 °С, что устраняет образование пароводяной смеси и неравномерное ее распределение по параллельным трубкам экранов. Далее, в зоне активного горения топлива, в экранах обеспечивается достаточно высокая массовая скорость ρω ≥ 1500 кг/(м 2 ·с) при номинальной паропроизводительности D н, что гарантирует надежное охлаждение трубок экранов. Около 70 – 80 % воды превращается в пар в экранах топки, а в переходной зоне испаряется оставшаяся влага и весь пар перегревается на 10-15 °С во избежание отложения солей в верхней радиационной части перегревателя.

Кроме того, паровые котлы классифицируются по давлению пара и по паропроизводительности.

По давлению пара:

    низкого – до 1 МПа;

    среднего от 1 до 10 МПа;

    высокого – 14 МПа;

    сверхвысокого – 18-20 МПа;

    сверхкритического – 22,5 МПа и выше.

По производительности:

    малая –до 50 т/ч;

    средняя – 50-240 т/ч;

    большая (энергетическая) – свыше 400 т/ч.

Маркировка котлов

Для маркировки котлов установлены следующие индексы:

вид топлив а : К – каменный уголь; Б – бурый уголь; С – сланцы; М – мазут; Г – газ (при сжигании мазута и газа в камерной топке индекс типа топки не указывается); О – отходы, мусор; Д – другие виды топлива;

тип топки : Т – камерная топка с твердым шлакоудалением; Ж – камерная топка с жидким шлакоудалением; Р – слоевая топка (индекс вида топлива, сжигаемого в слоевой топке, в обозначении не указывается); В – вихревая топка; Ц – циклонная топка; Ф – топка с кипящим слоем; в обозначение котлов с наддувом вводится индекс Н ; при сейсмически стойком исполнении – индекс С .

способ циркляции : Е – естественная; Пр – многократная принудительная;

Пп – прямоточные котлы.

Цифрами указывается:

для паровых котлов – паропроизводительность (т/ч), давление перегретого пара (бар), температура перегретого пара (°С);

для водогрейных – теплопроизводительность (МВт).

Например: Пп1600–255–570 Ж . Прямоточный котел паропроизводи-тельностью 1600 т/ч, давление перегретого пара – 255 бар, температура пара – 570 °С, топка с жидким шлакоудалением.

Компоновка котлов

Под компоновкой котла подра­зумевается взаимное расположение газохо­дов и поверхностей нагрева (рис. 13).

Рис. 13. Схемы компоновки котлов:

а ­­– П-образная компоновка; б – двухходовая компоновка; в – компоновка с двумя конвективными шахтами (Т-образная); г – компоновка с U-образными конвективными шахтами; д – компоновка с инверторной топкой; е – башенная компоновка

Наиболее распространена П-образная компоновка (рис.13а – одноходовая , 13б – двухходовая ). Преимуществами ее являются подача топлива в нижнюю часть топки и вывод продуктов сгорания из нижней части конвективной шахты. Недостатки этой компоновки - неравномерное заполнение газами топочной камеры и неравномерное омы­вание продуктами сгорания поверхностей на­грева, расположенных в верхней части агре­гата, а также неравномерная концентрация золы по сечению конвективной шахты.

Т-образная компоновка с двумя конвек­тивными шахтами, расположенными по обе стороны топки с подъемным движением газов в топке (рис. 13в), позволяет уменьшить глубину конвективной шахты и высоту гори­зонтального газохода, но наличие двух кон­вективных шахт усложняет отвод газов.

Трехходовая компоновка агрегата с дву­мя конвективными шахтами (рис. 13г) иногда применяется при верхнем распо­ложении дымососов.

Четырехходовая компоновка (Т-образная двухходовая) с двумя вертикальными пе­реходными газоходами, заполненными разря­женными поверхностями нагрева, применяет­ся при работе агрегата на зольном топливе с легкоплавкой золой.

Башенная компоновка (рис. 13е) используется для пиковых парогенераторов, работающих на газе и мазуте в целях ис­пользования самотяги газоходов. При этом возникают затруднения, связанные с креплением конвек­тивных поверхностей нагрева.

U – образная компоновка с инверторной топкой с нисходящим в ней потоком продуктов сгорания и подъемным их движением в конвективной шахте (рис. 13д) обеспечивает хорошее заполнение топки факелом, низкое расположение пароперегревателей и минимальное сопротивление воздушного тракта вследствие малой длины воздуховодов. Недостаток такой компоновки – ухудшенная аэродинамика переходного газохода, обусловленная расположением горелок, дымососов и вентиляторов на большой высоте. Такая компоновка может оказаться целесообразной при работе котла на газе и мазуте.