Паровым котлом называется специальный агрегат, который предназначен для получения горячего пара, имеющего давление выше атмосферного. Пар в котлах образуется при помощи тепловой энергии, выделяемой при сгорании сжигаемого в топках топлива. Тепло выделяемых топочных газов передается на поверхности нагрева, которые находятся в контакте с теплоносителями.
Принципы устройства паровых котлов
В общих чертах устройство парового котла можно представить следующим образом. В верхней части расположен барабан, в который при помощи насосов поступает вода. В нижнюю часть устройства идут опускные трубы, которые не подвергаются нагреву. По этой трубопроводной системе вода из барабанной установки поступает в коллекторы, располагающиеся в нижней части котла. От коллекторной установки к барабану идет подъемный трубопровод, создающий поверхности нагрева, которые расположены в горячей зоне сгорания топлива. (См. также: Одноконтурный газовый котел Baxi)
Система трубопровода парового котла действует по принципу сообщающихся сосудов. В горячих трубах находится пароводяная смесь, плотность которой ниже, чем плотность воды. В результате этого пароводяная смесь поступает вверх и попадает в сепараторную систему. В сепараторе пар и вода разделяются, после чего вода оказывается в барабане котла, а пар направляется в паропровод, а далее в пароперегреватели, где он нагревается до требуемых величин. Здесь же повышается и его давление. После этого пар поступает в паровую турбину.
Применение паровых котлов в бытовых целях
Помимо промышленного применения, паровые котлы получили широкое распространение в быту, где они используются, в основном, для систем обогрева помещений. Наиболее популярны бытовые паровые и водогрейные котлы, использующие в качестве топлива газ. Это значительно повышает эксплуатационные характеристики. Паровые котлы на газе можно использовать для создания отопительной системы в городской малогабаритной квартире, они не требуют постоянного контроля за уровнем расходуемого топлива, при их работе не образуется копоти и шума.
Помимо газовых котлов, существуют и жидкотопливные, твердотопливные, комбинированные и электрические модели. Каждая разновидность имеет свои особенности конструкции и технические характеристики, но принцип их действия аналогичен тому принципу, на котором работает паровой газовый котел. (См. также: Отопительные котлы на отработанном масле)
Бытовые твердотопливные паровые котлы в качестве топлива используют дрова, уголь, кокс. Жидкотопливные котлы работают, в основном, на дизельном топливе. Некоторые модели жидкотопливных котлов могут использовать в качестве топлива отработанное машинное масло, печное топливо, мазут. Комбинированные паровые котлы могут использовать различные виды топлива. В большинстве случаев подобные агрегат рассчитаны на применение газа и дизельного топлива.
Относительная дороговизна котельного оборудования может послужить причиной возникновения желания построить паровой котел своими руками. Однако следует учитывать, что самостоятельное изготовление котла требует проведения очень точных расчетов и наличия высокотехнологичных жаропрочных материалов, инструментов и оснастки. К тому же любые паровые котлы, особенно котлы паровые газовые, должны соответствовать требованиям и стандартам безопасности и оснащаться автоматическими системами контроля. Понятно, что изготовить соответствующий всем требованиям паровой котел своими руками едва ли возможно. Но для того чтобы полностью узнать устройство парового котла и понять принцип его действия, можно самостоятельно построить небольшой паровой котел для модели паровоза или парохода.
Технология изготовления котла
Для изготовления парового котла понадобятся: лист нержавеющей стали, трубы различного диаметра из нержавеющей стали, асбестовый лист, клапан-предохранитель, набор инструментов для работы по металлу, измерительные приборы, аппарат контактной сварки. (См. также: Отопительные системы)
Для начала необходимо определить размеры и предназначения изготавливаемого котла. Прежде чем приступить к работе, следует найти и досконально ознакомиться с подробными чертежами подобных агрегатов. Далее следует заготовить необходимый материал. Это нержавеющая сталь толщиной в 1 мм, трубы из нержавейки диаметром от 100 до 120 мм, трубки, диаметр которых составляет 10 и 30 мм.
В качестве основания котла можно использовать обрезок трубы длиной около 110 мм. Толщина стенок трубы должна составлять 2,5 мм. Необходимо из трубы диаметром в 100 мм изготовить двенадцать дымогарных трубок. Из трубы большего диаметра изготавливается жаровая трубка. Длины трубок подбираются в зависимости от общих размеров парового котла. Из листа нержавеющей стали изготавливаются стенки и переборки котла. В стенках необходимо проделать отверстия для установки дымогарных и жаровых трубок. Развальцованные дымогарные трубки присоединяются к основанию котла с использованием аргоновой сварки.
Теперь к корпусу котла нужно приварить парозаборный коллектор и клапан-предохранитель, через который в случае необходимости спускается избыток пара. Теплоизоляция парового котла должна быть выполнена из листового асбеста. Готовая паровая установка может быть закреплена на модели с использованием хомутов. В среднем, подобные котлы предусматривают рабочее давление горячего пара в диапазоне от 4 до 6 кг/кв. см.
