Призначення й область застосування теплогенератора ТГ-1,5

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

Вивчення конструкції та правил експлуатації

Теплогенератора ТГ-1, 5

Мета роботи

Вивчити властивості вологого повітря, Hd – діаграми, термодинамічні процеси сушіння.

Вивчити конструкцію, принцип дії, правила експлуатації теплогенератора ТГ-1,5 , протипожежні заходи і техніку безпеки при його роботі.

Програма роботи

1. Вивчити призначення і область використання теплогенератора.

2. Вивчити характеристики теплогенератора ТГ-1,5.

3. Вивчити конструкцію та принцип дії теплогенератора.

4. Вивчити конструкцію та принцип роботи системи керування теплогенератора в автоматичному та ручному режимах керування.

5. Вивчити правила пожежної безпеки та правила техніки безпеки при роботі теплогенератора.

6. Здійснити запуск теплогенератора.

7. Оформити звіт.

3. Вказівки по підготовці до роботи

1. За рекомендованою літературою позааудиторно вивчити процеси горіння палива [2] с. 137-143, 152-160.

2. При підготовці до роботи студенти повинні пройти інструктаж по техніці безпеки на робочому місці.

4. Обладнання робочого місця

При вивченні теплогенератору ТГ-1,5 використовується діючий макетний зразок теплогенератора зі щитом керування та плакати.

5. Вказівки по виконанню роботи, аналізу результатів та складанню звіту

1. По плакатам і діючому обладнанню виконати пункти, що зазначені в програмі роботи.

2. Оформити звіт по лабораторній роботі. Звіт повинен мати таблицю основних технічних характеристик теплогенератора ТГ-1,5 та теплотехнічну схему теплогенератора.

6. Теоретичні аспекти властивостей вологого повітря

В сільськогосподарському виробництві широко використовується сушіння продукції (зерно, сіно, фрукти, виноград та інші). Робочим тілом у цьому технологічному процесі є вологе повітря,яке становить суміш сухого повітря та водяної пари.

В залежності від виду водяної пари вологе повітря може бути насиченим і ненасиченим.

Насиченим повітрям називається суміш сухого повітря та сухої насиченої пари.

Ненасиченим повітрям називається суміш сухого повітря та перегрітої пари.

Температура точки роси – температура, до якої треба охолоджувати ненасичене вологе повітря, щоб перегріта пара, яка в ньому знаходиться, стала сухою насиченою.

Абсолютна вологість – маса пари, яка знаходиться в 1м³ вологого повітря, чисельно дорівнюється щільності пари ρ_п

Відносна вологість – співвідношення абсолютної вологості до максимально можливої абсолютної вологи ρ_н при тієї ж температурі φ = .

Вологовміст повітря – співвідношення маси водяної пари m_n , яка знаходиться в вологому повітрі, до маси сухого повітря m_в,

d = ;

d = 622

Теплоемність вологого повітря складається з теплоємності 1 кг сухого повітря і α кг пари

С_р= С_рв+С_рп

Так як С_рв ≈ 1 кДж/кгК, С_рп ≈ 2кДж/кгК

то С_р= 1+2d

Ентальпіявологого повітря визначається як ентальпія газової суміші, яка складається з 1 кг сухого повітря та d кг водяної пари

h = h_в+ dh_п

або h = t + (2500 + 2 t) d

Ряд практичних завдань в галузі кондиціювання, сушіння матеріалів, вентиляції і опалення доволі легко вирішується за допомогою Hd-діаграми вологого повітря.

d, г води/кг сух. повітря

Рис. 1. Процес сушіння в hd- діаграми вологого повітря.

По осі ординат відкладається ентальпія вологого повітря H кДж/кг,

По осі абсцис - вологовміст d г/кг.

Для отримання гарячого теплоносія у різноманітних технологічних процесах використовують теплогенератори.

Призначення й область застосування теплогенератора ТГ-1,5

Теплогенератор ТГ-1,5 призначений для повітряного опалення і вентиляції тваринницьких і птахівницьких ферм, комплексів, виробничих помешкань і теплиць. Технічна характеристика його наведена в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Технічна характеристика теплогенератора ТГ-1,5

Найменування	Значення
Тип теплогенератора	Стаціонарний
Регулювання процесу горіння	автоматичне і ручне
Теплова потужність, не менше	175 (150)
Об'єм повітря, що нагрівається, приведений до стандартних умов, м3/год	10000…14000
Ступінь нагрівання повітря, оС	35...50…50
Паливо	Паливо грубне побутове ТУ 38.101.653-76 або дизельне ДЕРЖСТАНДАРТ 305-73
Робочий тиск палива, МПа (кгс/см2)	0,6...1…1,2(6…12)
Витрата палива не більш (при тепловій потужності 175), кг/год	16,8
Кінематична в’язкість палива не більш, сСт
Загальна встановлена потужність, кВт	4,6
ККД, %	87...90
Головний вентилятор	Осьовий із регульованою подачею
Форсунка	Механічна з регульованою подачею палива і повітря
Рід току	Змінний - 50 Гц, 220/ 380 В
Маса теплогенератора без комплекту монтажних частин, кг
Термін служби теплогенератора не менше, років
Обслуговуючий персонал	1 слюсар-електрик із розрахунку 1 люд/год на добу

8. Конструкція і принцип роботи теплогенератора

8.1. Загальна конструкція теплогенератора ТГ-1,5.

Теплогенератор являє собою установку для нагрівання повітря шляхом проходження його між нагрітими металевими поверхнями теплообмінника і камери згоряння.

8.2. Конструкція основних вузлів.

Корпус являє собою зварну конструкцію з тонколистової сталі товщиною 2 мм. У ньому встановлений теплообмінник із камерою згоряння і захисний кожух. Для зливу палива і конденсату вологи з камери згоряння і теплообмінника є дренажні трубки. Захисний кожух виготовлений із тонколистової сталі товщиною 1 мм і призначений для запобігання перегріву корпуса. По обидва боки корпуса приварені фланці для кріплення вентилятора і повітропроводу. До корпуса закріплені огородження захисного клапана і димаря, опорні кронштейни з листової сталі, за допомогою яких теплогенератор встановлюється і кріпиться до фундаменту.

Теплообмінник виготовлений із жаростійкої сталі, і виконаний у вигляді зварних між собою обечаєк і спіральної перегородки.

Камера згоряння виготовлена з жаростійкої сталі, має патрубок для встановлення форсунки, патрубок для кріплення вибухового клапана і кришку з торця камери для виробництва ремонтних і профілактичних робіт. Пальник застосовується для утворення і спалення паливно-повітряної суміші. Електромагнітний клапан призначений для автоматичної відсічки палива. При знеструмленій котушці якір електромагнітного клапана під дією пружини забезпечує надійне перекриття випускного каналу. При вмиканні котушки якір відчиняє випускний канал і паливо надходить по центральному паливопроводу до розпилювача. Для щільного закриття випускного каналу якір має ущільнюючий вкладиш з адіпрену Л-100. Система запалювання включає трансформатор запалювання, електроди, закріплені в ізоляторах, і високовольтні дроти з наконечниками.

На бічній стінці корпусу вентилятора встановлений блок фоторезисторів.

На корпусі вентилятора встановлена клемна коробка з клемником, до якого підключаються: електродвигун, трансформатор запалювання, електромагнітний клапан, блок фоторезисторів. До цього клемника приєднаний гнучкий кабель із вилкою штепсельного роз’єму. Розетка встановлена на шафі управління. Шафа управління разом з електроустаткуванням розташована на корпусі теплогенератора, вона призначена для автоматичного і ручного керування теплогенератором, захисту при виникненні аварійних режимів і захисту ланцюгів від струмів короткого замикання і перевантаження. Усередині шафи на металевій панелі розміщені: автоматичний вимикач мережі, магнітні пускачі, теплові реле, реле часу, запобіжник, діоди, резистори, конденсатори. На дверцятах шафи встановлені апарати управління і сигналізації: терморегулятор, перемикач режимів роботи, тумблер, кнопка, сигнальні лампи.

Рис. 2. Технологічна схема теплогенератора ТГ-1,5

1-паливний бак; 2-жалюзі; 3-осьовий вентилятор; 4-кожух; 5-камера згоряння; 6-теплообмінник; 7-димохід; 8-вибуховий клапан; 9-трансформатор запалювання; 10-фоторезистор; 11-шибер; 12-вентилятор; 13-електромагнітний клапан; 14-паливний насос; 15-фільтр

Вибуховий клапан призначений для запобігання деформації або руйнацій камери згоряння і теплообмінника при вибуху паливної суміші в камері згоряння. Вибуховий клапан з’єднується із камерою згоряння і теплообмінником, має огородження, встановлене на корпусі теплогенератора.

Головний вентилятор призначений для подачі повітря через теплогенератор в опалюване приміщення. Продуктивність вентилятора може регулюватися зміною кута повороту жалюзі.

8.3. Принцип роботи теплогенератора.

Підігрів повітря здійснюється продуктами згоряння рідкого палива в наступному порядку: із розташованої поза приміщенням ємності паливо по трубопроводах подається в паливний бак за допомогою ручного насоса. З паливного бака паливо надходить по трубопроводі до паливного насоса через фільтр-відстійник. Паливний насос, що приводиться в обертання електродвигуном пальника, подає паливо під тиском 0,98...1,37 МПа через електромагнітний клапан по центральному паливопроводу в розпилювач. Проходячи через розпилювач, паливо отримує обертально-вихровий рух. Тиск палива регулюється за допомогою регулювального гвинта редукційного клапана. Контроль тиску здійснюється по манометру. Повітря для горіння палива подається вентилятором. Повітряному потокові за допомогою завихрителя надається обертально-вихровий рух, протилежний з напрямком розпиленого палива. Кількість повітря, що подається, регулюється шибером.

Робоча суміш, утворена розпиленим паливом і повітрям, подається в камеру згоряння і запалюється іскрою від трансформатора запалювання.

Продукти згоряння палива з камери згоряння подаються в газовод теплообмінника, віддають своє тепло й ідуть по димарю в атмосферу. При досягненні визначеної температури усередині теплогенератора включається головний вентилятор і відбувається подача повітря через теплообмінник. Ступінь нагрівання повітря, що подається в приміщення, регулюється жалюзями, розташованими на корпусі головного вентилятора.

8.4. Схема управління теплогенератором.

У залежності від пори року теплогенератор може бути використаний у якості обігрівача або вентилятора. Система управління теплогенератором - автоматична, розрахована на роботу без постійного спостереження обслуговуючого персоналу у режимі «Опалення автоматичне». Крім того, система управління передбачає ручне керування теплогенератором. Система управління в режимі «Опалення автоматичне» забезпечує:

1. Автоматичне вмикання теплогенератора, якщо температура повітря в опалювальному приміщенні нижче заданої.

Вмикання відбувається в наступному порядку:

а) включається вентилятор форсунки для продувки камери згоряння;

б) подається паливо і відбувається запалювання;

в) відключається запалювання (після запалення палива);

г) включається електродвигун головного вентилятора (після прогріву камери згоряння).

2. Автоматичне відключення теплогенератора:

а) якщо температура повітря в опалюваному приміщенні досягла заданого розміру;

б) якщо факел не запалився при вмиканні теплогенератора;

в) при загасанні факела під час роботи теплогенератора;

г) при перегріві теплогенератора вище припустимої температури;

д) при відмові деяких елементів схеми (фотоопір, реле і т.д.) і спрацюванні захисту електродвигунів.

Відключення відбувається в наступному порядку:

- одночасно припиняється подача палива і відключається електродвигун вентилятора форсунки;

- відключається електродвигун головного вентилятора (після охолодження камери згоряння).

3. Повторне короткочасне запалювання (при випадковому загасанні факела в нормальному режимі роботи теплогенератора).

4. Сигналізацію нормальної роботи теплогенератора та аварійних відключень.

5. Захист устаткування й апаратів схеми від коротких замикань і електродвигунів вентиляторів від перевантаження.

6. Порядок дії при управлінні теплогенератором у режимі «Вентиляція ручна».

· Включити автоматичний вимикач «мережа», загоряється лампа «мережа».

· Включити тумблер «вентилятор», включається двигун вентилятора загоряється лампа «вентилятор».

· Для зупинки відключити тумблер «вентилятор», двигун вентилятора відключається.

8.5. Опалення ручне.

· Заповнити паливний видатковий бак паливом. Відчинити вентиль паливного бака.

· Зробити перевірку надійності з'єднань всіх елементів паливопровода.

· Відчинити крани дренажних пристроїв. Переконатися у відсутності палива в камері згоряння і знову закрити його.

· Відкрити цілком шибер регулювання подачі повітря на пальник.

· Перемикач режиму роботи ставиться в положення -45^о (продувка, запуск, руч. режим). При цьому спрацьовує магнітний пускач, що включає електродвигун форсунки - починається продування камери згоряння.

· Після закінчення часу продування (20... 30с) натискається кнопка «запалювання». При цьому подається напруга на трансформатор запалювання та електромагнітний клапан палива. У камеру згоряння теплогенератора подається паливо та іскра запалювання. Паливо займається. Відпускається кнопка «запалювання».

· Після запалення палива спрацьовує реле контролю полум'я. Контакти реле розривають ланцюг трансформатора запалювання і блокують ланцюг електромагнітного клапана. Перемикач режимів поставити в положення 0^о («робота в ручному режимі»).

· Після прогріву камери згоряння включити тумблер «вентилятор». Включається вентилятор. Загоряється лампочка «вентилятор». Підігріте повітря подається в опалювальне приміщення.

Відключення теплогенератора провадитися в наступному порядку:

· Перемикач режимів ставиться в положення +90 ^оС («відключене»). При цьому закривається електромагнітний клапан, припиняється подача палива в камеру згоряння, факел гасне, двигун форсунки зупиняється.

· Після охолодження камери згоряння тумблером «вентилятор» виключається двигун вентилятора.

· Після відключення закрити паливні крани.

8.6. Опалення автоматичне.

Включення теплогенератора в «автоматичному режимі» здійснюється в наступному порядку.

Перемикач режимів встановити в положення +45^о («опалення автоматичне»). При зниженні температури повітря в опалюваному приміщенні нижче заданої замикається контакт терморегулятора. При цьому включається реле часу, що відпрацьовує програму запуску теплогенератора.

Через 6с включається електродвигун форсунки - починається продувка камери згоряння.

Після закінчення часу продування (18...30с) відчиняється електроклапан палива і включається трансформатор запалювання. Паливо в камері згоряння запалюється.

Після запалювання факела величина опору фоторезистів різко зменшується, що призводить до спрацьовування реле контролю факела. Реле контролю факела відключає реле часу і відключає трансформатор запалювання. В міру нагрівання камери згоряння спрацьовує датчик температури, налаштований на 40 ^оС. При цьому включається двигун вентилятора і нагріте повітря подається в опалюване приміщення. Запуск теплогенератора на цьому закінчується.

З часом температура в опалюваному приміщенні підвищується і досягає заданої (установленої на шкалі терморегулятора). Контакти терморегулятора розривають ланцюг пускача електродвигуна форсунки, електромагнітного клапана палива, реле часу. Факел у камері згоряння гасне, реле часу повертається у вихідне положення. У роботі залишається вентилятор, що відключається тільки після того, як температура повітря за камерою згоряння стане менше заданої температури (40 ^оС).

Схемою передбачений захист теплогенератора, що діє в наступних випадках порушення нормального режиму роботи.

1. Якщо при запуску теплогенератора паливо не займається, реле часу повторно відпрацьовує програму запуску.

Якщо в цьому випадку не відбулося запалення палива запуск теплогенератора припиняється, а на станції управління загоряється лампа «Аварія» і включається сирена. Повторний запуск у цьому випадку здійснюється після усунення причин незапалення палива.

2. Якщо факел згасне під час роботи теплогенератора, то здійснюється повторний запуск.

Якщо при цьому факел відновлюється, теплогенератор продовжує нормальну роботу. Якщо ж факел не відновлюється, то відбувається відключення теплогенератора і включення аварійної сигналізації.

3. Якщо під час роботи теплогенератор нагрівся вище припустимої температури, то по сигналу датчика, встановленого за камерою згоряння, відключається клапан палива й електродвигун форсунки. Факел гасне, включається реле часу, яке через проміжок часу включає аварійну сигналізацію.

9. Техніка безпеки і протипожежні заходи

Теплогенератри повинні монтуватися відповідно до технічних вимог і паспорта.

Змонтовані теплогенератори повинні прийматися спеціальною комісією при участі представника Державного пожежного нагляду.

У приміщенні, де встановлені теплогенератори, повинні бути вивішені інструкції для обслуговуючого персоналу.

До обслуговування теплогенераторів допускаються особи, навчені роботі на них, що пройшли протипожежний інструктаж і мають кваліфікаційне посвідчення на право роботи на них.

Приміщення для теплогенераторів, прибудовані до тваринницьких і птахівницьких будівель або вмонтовані в них, повинні бути відділені від приміщень для утримання худоби і птахів неспалимими стінками і перекриттями, а також мати самостійні виходи назовні. Більш кращим варто вважати використання для цих цілей окремо стоячих будівель.

Ємність для збереження палива повинна встановлюватися поза приміщенням на відстані не менше 20м при збереженні легко займистої рідини і 12м - горючої рідини. У одному приміщенні з теплогенератором припускається встановлення баку ємністю не більш 100 літрів. При цьому бак повинний розміщуватися не менше 2 метрів до бічних стінок агрегату. Витратний бак повинний бути закритий і за допомогою трубки діаметром не менше 50 мм з'єднується з зовнішнім повітрям.

Наземна ємність для збереження палива повинна бути захищена від розряду блискавок:

а) блискавковідводом, встановленим окремо або безпосередньо на ємності, при товщині металу даху не менше 4 мм;

б) заземленням корпуса ємності при товщині даху не більш 4 мм.

З метою захисту від повторних впливів блискавки і розряду статичної електрики кожний наземний резервуар повинний бути надійно заземлений.

Паливопровідні з'єднання повинні монтуватися герметично, виключаючи підтікання палива. На паливопроводі видаткового бака варто встановити запірний вентиль для припинення подачі палива до установки у випадку аварії або пожежі.

При виводі димаря через дахове перекриття в покрівлі повинні влаштовуватися розділки, що відповідають вимогам будівельних норм і правил. Відстань від внутрішньої поверхні димового каналу до спалимої конструкції повинна бути не менше 1 м.

Запуск теплогенератора можна робити тільки після продування камери згоряння повітрям упродовж 30с, особливо після короткочасної зупинки (при гарячій камері згоряння).

Недотримання цієї вимоги може призвести до вибуху парів палива.

Забороняється знаходитися навпроти форсунки і нахилятися над оглядовим люком у момент запуску. Робітник, що обслуговує теплогенератор, повинний знаходитися під час запуску біля шафи управління.

Після раптової зупинки головного вентилятора повторний запуск теплогенератора дозволяється після усунення причини зупинки, охолодження камери згоряння до температури 25…28 ^оС.

Тривалість одного натискання на кнопку «Запалювання» не більше 10 с.

Всі роботи, пов'язані з оглядом, ремонтом, визначенням несправностей електроустаткування, повинні провадитися при цілком відключеній напрузі.

Робота теплогенератора з відкритими дверцятами шафи управління забороняється.

При роботі в режимі «ручне опалення» не можна залишати працюючий теплогенератор без нагляду. Тільки в режимі роботи «Автоматичне опалення» припускається обслуговування одною особою декількох агрегатів за умови установки в приміщенні теплових датчиків пожежної сигналізації з підключенням їх до світлового і акустичного сигналів.

При монтажі, чищенні або ремонті теплогенератора необхідно старанно стежити, щоб у корпусі й усмоктувальному повітряпроводі не залишилися ніякі сторонні предмети, що можуть викликати руйнацію вентилятора.

При запалюванні сигнальної лампи «Аварія» відключити установку і з'ясувати причину несправності.

При експлуатації теплогенераторов забороняється:

а) допускати до роботи ненавчений персонал;

б) обігрівати паливопроводи відкритим полум'ям;

в) використовувати як паливо бензин або добавляти його в паливо;

г) працювати на невідрегульованій форсунці з ненормальним горінням факела;

д) лишати теплогенератор без нагляду в ручному режимі;

ж) обладнувати видатковий бак скляним покажчиком рівня палива, а на паливопроводах установлювати скляні відстійники і застосовувати полихлорвінилові шланги і муфти для з'єднання теплогенератора з паливною ємністю;

з) установлювати згоряючі огородження біля теплогенератора і видаткових баків;

й) робити пуск теплогенератора без продування повітрям при короткочасній зупинці (при гарячій камері);

к) експлуатувати теплогенератор на паливі, що має домішки води.

Пуск, робота і зупинка теплогенератора повинна провадитися при дотриманні наступних мір:

а) перевірити до запуску кількість палива у видатковому баку;

б) перед включенням теплогенератора продути камеру згоряння повітрям;

в) відчинити кран дренажної трубки;

г) біля дренажної трубки встановити металеву ємність із піском;

д) переконатися в наявності іскри між електродами;

ж) після подачі палива відрегулювати процес горіння, досягти одержання чистого і яскравого полум'я;

Після закінчення роботи теплогенератора закрити паливний кран бака і перед відстійником, продути теплогенератор повітрям.

При виникненні пожежі або аварії обслуговуючий персонал зобов'язаний:

а) негайно припинити подачу палива, повідомити в пожежну частину і приступити до гасіння наявними засобами;

б) для гасіння пожежі в приміщенні, де встановлений теплогенератор, необхідно мати не менше двох пінних вогнегасників, ящик із піском ємністю 0,5 м³ і лопату;

в) у випадку розливу палива видалення його повинно провадитися сухим піском із наступним його прибиранням.

Ці правила розроблені на основі «Інструкції про міри пожежної безпеки при монтажі й експлуатації теплогенераторів, парових і водогрійних котлів, що працюють на твердому, рідкому і газоподібному паливі».

10. Контрольні запитання

1. Які існують види вологого повітря?

2. Які параметри характеризують стан вологого повітря?

3. Визначення відносної вологості.

4. Визначення вологовмісту вологого повітря.

5. Визначення ентальпії вологого повітря.

6. Визначення температури точки роси вологого повітря.

7. Визначення температури мокрого термометра.

8. Hd – діаграма вологого повітря.

9. Графічне зображення процесів нагріву та охолодження вологого повітря.

10. Графічне зображення процесу сушки сільськогосподарської продукції.

11. Призначення теплогенератора.

12. Основні вузли теплогенератора та їх призначення.

13. Будова основних вузлів теплогенератора.

14. Послідовність операцій під час запуску теплогенератора.

15. Контроль температури повітря на виході з теплогенератора.

16. Контроль температури повітря в опалюваному приміщенні.

17. Призначення редукційно-регулювального клапану.

18. Призначення шибера.

19. Призначення осьового вентилятора.

20. Призначення відцентрового вентилятора.

21. Призначення датчика полум’я.

22. Призначення трансформатора високої напруги.

23. Призначення електромагнітного клапана.

24. Призначення дренажної трубки.

25. Регулювання подачі осьового вентилятора.

26. Будова та принцип роботи системи автоматики теплогенератора.

27. Як здійснюється зміна теплопродуктивності теплогенератора?

28. Правила пожежної безпеки та правила техніки безпеки при роботі теплогенератора.

ЛІТЕРАТУРА

1. Баскаков А.П. и др.Теплотехника. – М.: Энергоиздат, 1982. – 262 с.

2. Бандарев В.А. и др. Теплотехника. – Минск: Высшая школа, 1976. – 380 с.

3. Драганов Б.Х. Теплотехніка. – Київ: Фірма «ІНКОС», 2005. – 400с.

4. Есин В.В. и др. Практикум по теплотехнике и применению тепла в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1971. – 255 с.

5. Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве. – М.: Агропромиздат, 1985. – 174 с.

6. Михеев М.А. Основы теплопередачи. – М.: ГЭИ 1973 г. – 386 с.

7. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. – М.: Энергоиздат. 1984. – 416 с.

8. Швец И.Т. и др. Теплотехника. – Киев: Вища школа. 1976. – 518 с.