Система водяного отопления
Система водяного отопления по принципу действия аналогична системе парового отопления, а по устройству отличается от нее. Эта система состоит из водогрейного котла, нагревательных приборов, циркуляционных насосов, трубопроводов с запорной арматурой, расширительного сосуда и воздухосборника. Вместо водогрейного котла могут применяться утилизационные парогенераторы, в которых используется теплота отработавших газов двигателей или подогреватели воды (паровые, электрические). Теплоносителем служит горячая вода с температурой 368—363 К (95—90 °С).
Системы водяного отопления могут быть нескольких разновидностей. По трубопроводам системы вода может циркулировать принудительным путем с помощью насоса либо естественным путем вследствие разности плотностей охладившейся в нагревательных приборах воды и горячей воды, поступающей к ним. Несмотря на то что система с естественной циркуляцией воды более проста из-за отсутствия в ней циркуляционных насосов, она уступает системе с принудительной циркуляцией по эффективности теплопередачи и надежности циркуляции воды. Поэтому, как правило, на морских судах применяют системы с принудительной циркуляцией воды. Системы могут быть открытые (сообщающиеся с атмосферой) и закрытые (температурные изменения объема воды воспринимаются воздушной подушкой расширительного бачка), двухтрубные и однотрубные. В однотрубной системе подвод горячей воды к отопительным приборам и отвод от них охлажденной воды осуществляются по одному и тому же трубопроводу. Системы различаются и по другим, менее существенным признакам.
На рис. 5.71 приведена схема системы с циркуляцией теплоносителя насосами.
Рис. 5.71. Система водяного отопления
Систему отопления предварительно заполняют через палубную втулку 16 и трубопровод 15 холодной водой, контролируя напор манометром 17 и оставляя незаполненной лишь верхнюю часть расширительного бачка 18, (с указателем уровня 20) воспринимающую увеличивающийся объем воды после нагревания ее в котле 6. Отсутствие в системе такого бачка могло бы привести к течи воды через соединения трубопроводов системы или их разрыву. Из котла горячая вода естественным путем поднимается по магистрали горячей воды 8 в бачок (наиболее высоко расположенный). В нем собираются пузырьки воздуха и пара из воды, заполнившей трубопроводы и отопительные радиаторы 12 системы. При отсутствии расширительного бачка скапливание пузырьков воздуха и пара может приводить к образованию в коленах и разветвлениях трубопроводов воздушных или паровых мешков, нарушающих циркуляцию воды в системе. Пузырьки воздуха и пара отводятся из расширительного бачка по трубе 19 в атмосферу, а вода по подпиточным трубопроводам 10, 13 и 14 самотеком направляется к радиаторам 12. При переполнении бачка вода переливается по трубопроводу 7 в трюм. Охлажденная вода из радиаторов стекает в магистраль 1, из которой насосом 3 вновь возвращается в котел 6 для нагревания. При отключении краном 4 циркуляционного насоса отработавшая вода поступает в котел 6 через байпасный трубопровод 5. Кранами 11 можно отключать радиаторы. Отдельные участки системы разобщаются запорными клапанами 2, 9.
В системах водяного отопления используют преимущественно стальные штампованные панельные или змеевиковые радиаторы. Трубопроводы изготовляют из стальных труб, а арматуру применяют стальную, латунную или бронзовую. Преимуществом водяного отопления по сравнению с паровым является более простое устройство из-за отсутствия конденсатоотводчиков, редукционных и предохранительных клапанов, сепараторов. Системы водяного отопления широко применяются на пассажирских и транспортных морских судах в каютах, кают-компаниях и служебных помещениях.
Судовые системы отопления
Системы отопления обеспечивают обогрев судовых помещений в холодное время года. Система парового отопления представляет собой совокупность трубопроводов, аппаратов, приборов и устройств, предназначенных для подачи водяного пара к отопительным приборам (паровым грелкам) и отвода от них отработавшего пара и конденсата. До второй мировой войны эта система являлась основным средством отопления жилых и служебных помещений судов. С появлением в 50-х годах систем комфортного кондиционирования воздуха она стала использоваться в основном для отопления МО (при стоянке судна), механических мастерских, хозяйственных кладовых, санитарно-бытовых и санитарно-гигиенических помещений, коридоров и тамбуров.
В системе парового отопления в качестве теплоносителя применяется сухой насыщенный пар давлением не более 0,3 МПа. Воздух в помещениях подогревается теплотой, поступившей от пара через стенки теплообменных приборов (радиаторов). Система парового отопления часто выполняется совмещенной с системой хозяйственного пароснабжения, обеспечивающей паром с давлением 0,5 МПа следующие потребители: кипятильники, пищеварочные котлы, водонагреватели, стиральные машины, воздухоподогреватели, кондиционеры и др.
По количеству трубопроводов, подводящих пар к радиаторам и отводящим от них конденсат, различают одно- и двухпроводные системы парового отопления. В двухпроводной системе по одной магистрали к радиаторам подводится пар, а по другой от них отводится конденсат. В однопроводной системе конденсат из радиаторов отводится в ту же паровую магистраль, по которой подводится к ним пар.
На рис. 5.66 представлена схема двухпроводной системы отопления. Система состоит из паровых радиаторов, трубопроводов свежего пара и конденсата, коллектора и сепаратора пара, редукционного и предохранительного клапанов, конденсатоотводчиков и измерительных приборов. К коллектору пар подводится от парогенератора. В сепараторе и редукционном клапане происходят отделение влаги и понижение давления до требуемого значения. Если давление за редукционным клапаном по каким-либо причинам превысит допустимое, то срабатывает предохранительный клапан, через который выпускается некоторое количество пара, и давление в системе снижается до допустимого. Из коллектора пар по трубопроводам подводится к радиаторам, от которых теплота передается воздуху помещений, его температура повышается, а пар в радиаторах конденсируется. Конденсат из радиаторов стекает в конденсатоотводчики, препятствующие выходу пара вместе с конденсатом. Применяют конденсатоотводчики нескольких типов.
Рис. 5.66. Система парового отопления
1 — отвод конденсата в парогенератор; 2 — охладитель конденсата; 3 — невозвратно-запорный клапан; 4 — конденсатная магистраль; 5 — производственные мастерские; 6 — невозвратный клапан; 7 — конденсатоотводчик; 8 — паровой радиатор; 9 — трубопровод свежего пара; 10, 11, 29 — запорные клапаны; 12 — трубопровод конденсата; 13 — МО; 14 — кладовая; 15 — паровая магистраль от парогенератора; 16 — трубопровод пара с берега; 17 — манометры; 18 — трубопровод хозяйственного пароснабжения; 19 — камбуз; 20 — прачечная; 21 — редукционный клапан; 22 — предохранительный клапан: 23 — сепаратор пара; 24 — трубопровод сброса пара; 25 — распределительный коллектор пара; 26 — пусковые клапаны; 27 — душевая; 28 — трубопровод сброса конденсата за борт
На рис. 5.67 показан термостатический конденсатоотводчик. Сильфон заполнен легкоиспаряющимся жидким эфиром. Если через конденсатоотводчик пойдет конденсат в смеси с паром, то несколько повышенная температура смеси вызовет кипение эфира с образованием паров. Давлением паров эфира сильфон растягивается, перемещая игольчатый клапан вниз и перекрывая выход пара с конденсатом из конденсатоотводчика. Содержащийся в конденсате пар будет отдавать теплоту через стенки радиаторов и труб воздуху помещений и конденсироваться. Когда весь пар сконденсируется, то начнется обратный скоротечный процесс теплопередачи через тонкие стенки сильфона от эфира к конденсату. При этом пары эфира сконденсируются, давление в сильфоне упадет и он несколько сожмется. В результате клапан откроет проход конденсату из конденсатоотводчика.
На отечественных судах широко применяют конденсатоотводчик термодинамического типа (рис. 5.68).
Рис. 5.67. Термостатический конденсатоотводчик 1 — корпус; 2 — сильфон; 3 — крышка; 4 — прокладка; б — игольчатый клапан
Рис. 5.68. Тарельчатый термодинамический конденсатоотводчик
Корпус 1, крышка 6 и дисковая тарелка 7, свободно лежащая на плоскости седла 4, выполнены из нержавеющей стали, а уплотнительная прокладка 8 — из паронита. При поступлении конденсата тарелка под действием давления приподнимается над седлом и открывает проход конденсату по кольцевому пазу в выходной канал 2. Когда конденсат идет с паром, то вследствие большой скорости истечения пара в зазоре между тарелкой и седлом давление понижается и тарелка начинает прижиматься к седлу. Часть пара попадает в камеру 5 над тарелкой. Вследствие разницы площадей тарелки и входного канала 3 сила, действующая на тарелку сверху, оказывается больше силы, действующей на нее снизу. В результате тарелка плотно прижимается к седа у и выход пара из конденсатоотводчика прекращается.
Паровые радиаторы изготовляют гладкотрубные или оребренные (рис. 5.69). Последние при одинаковом теплосъеме имеют меньшие габариты.
Рис. 5.69. Паровой радиатор
Рис. 5.70. Схема установки эжектора у паровой грелки 1 — магистраль парового отопления; 2 — эжектор; 3 — регулирующий запорный клапан; 4 — паровой радиатор; 5 — отвод пара с конденсатом; 6 — горло эжектора
Оребренный радиатор представляет собой трубу 2 с приваренными или припаянными тонкими ребрами 3. К трубопроводу радиатор присоединен штуцерными гайками 1.
В однопроводной системе отопления циркуляция пара и конденсата в радиаторах осуществляется эжектором (рис. 5.70). Эжектор создает некоторое разрежение в трубопроводе на выходе из радиатора, предотвращая застой в нем пара. Масса однопроводной системы на 25—30 % меньше массы двухпроводной. Радиаторы размещают на холодных стенках помещений. Для предохранения людей от ожогов их закрывают дырчатыми кожухами. Трубопроводы свежего пара прокладывают по переборкам и подволокам коридоров с помощью подвесок. Трубопроводы и радиаторы выполняют из меди или стали, а арматуру — из бронзы. Прокладываемые через неотапливаемые помещения и коридоры паропроводы изолируют для уменьшения потерь теплоты.
Системы отопления, вентиляции и санитарные
Классификация и общие сведения
Системы отопления, вентиляции и санитарные предназначаются для обеспечения нормальных бытовых условий экипажа, сохранности грузов, судовых запасов и оборудования.
Системы отопления подразделяются на паровые, водяные, воздушные и электрические. По санитарно-гигиеническим показателям наибольшее преимущество имеет воздушное отопление, наименьшее — паровое и электрическое, снижающие относительную влажность воздуха в помещениях и не обеспечивающие устойчивость теплового режима. При воздушной системе отопления отпадает надобность в индивидуальных нагревательных приборах и вентиляции. Оно обеспечивает более устойчивый тепловой режим. Жилые и служебные помещения, как правило, оборудуются системой воздушного или водяного отопления. Паровое отопление чаще применяется для помещений, в которых люди находятся периодически, кратковременно, а также для обогрева санитарных помещений, кладовых, машинных отделений, коридоров и др.
Системы вентиляции, по своему назначению, подразделяются на вдувные, вытяжные и смешанные.
В жилых помещениях, каютах, салонах и кинозалах, где отсутствуют источники вредных парогазовых выделений, применяют вдувную вентиляцию. В помещениях камбузов, санитарных узлов, прачечных, станций химического тушения, аккумуляторных и т. п. устанавливают вытяжную вентиляцию. Нередко применяется одновременно и та и другая вентиляция. В этом случае вентиляция помещения будет называться смешанной.
К санитарным относятся системы водоснабжения и канализации , призванные снабжать команду судна питьевой, мытьевой и забортной водой, а также удалять использованные и фекальные воды.
В группу водоснабжения соответственно входят системы питьевой, холодной и горячей мытьевой воды, а также системы забортной воды.
В число систем канализации входят фановые и сточные системы. Фановые системы удаляют фекальные воды из гальюнов, а сточные — использованные воды из бань, умывальников, душевых, прачечных и т.д.
Системы отопления и вентиляции
Система отопления получила широкое применение на судах морского флота. Для отопления используется сухой насыщенный пар с давлением не более 3 кГ/см 2 . Принцип работы парового отопления заключается в передаче паром скрытой теплоты парообразования окружающему воздуху через стенки отопительных приборов (грелок). В зависимости от способа подвода пара к отопительным приборам и отвода от них конденсата паровое отопление может быть выполнено в виде одно- или двухпроводной системы, принципиальные схемы которых показаны на рис. 152.
При однопроводной системе пар и его конденсат проходят по одному и тому же трубопроводу. Двухпроводная система имеет две независимые магистрали — трубопроводы свежего пара и конденсата, соединяющиеся с отопительными приборами параллельно. Трудность отвода конденсата от грелок, ввиду образования воздушных пробок в однопроводных системах, устраняется благодаря применению эжекторов. Эжектор располагают ниже грелки, как это показано на рис. 153, а, б. Создаваемый перепад давлений между полостью в грелке и в трубопроводе должен быть в пределах 100—600 мм вод. ст., что позволяет надежно удалять из отопительного прибора воздух и конденсат. Разводка пара по трубопроводам в отопительной системе производится с помощью распределительных станций. Схема станции парового отопления показана на рис. 153, б.
В зависимости от величины и назначения судна, на нем может быть несколько станций, получающих пар от судовых котлов или с берега (при ремонте). Конденсат от грелок отопительной системы собирается в общий сборный трубопровод в машинном отделении и затем через конденсационный горшок поступает в теплый ящик. Конденсационный горшок не дает возможности выхода пара из отопительной системы до его полной конденсации.
Водяное отопление на морских судах широкого применения не нашло из-за своего большого веса и сложности монтажа в судовых условиях. Систему водяного отопления различают с искусственной и естественной циркуляцией воды. Систему, имеющую естественную циркуляцию, называют гравитационной. Циркуляция происходит за счет разности гидростатических давлений горячей и охлажденной воды. Искусственная циркуляция осуществляется циркуляционными насосами, создающими напор 150 мм вод. ст. Искусственная циркуляция, благодаря хорошей аккумуляции тепла, надежно сохраняет требуемый температурный режим и допускает регулировку температуры в отопительных помещениях. Вода, направляемая в систему отопления, должна иметь 80—90° С. Сама система водяного отопления может быть — двух- или однопроводной (аналогично паровой системе отопления), а также иметь верхнюю или нижнюю разводку. Наиболее приемлема верхняя разводка с однопроводной системой. При любом варианте система отопления должна обязательно иметь бак для расширения воды при нагревании и удаления попавшего в систему воздуха и пополнения утечек воды.
Воздушное отопление применимо для любых помещений, кроме курительных, гальюнов, аккумуляторных и помещений станций углекислотного тушения. При воздушной системе отопления используются вентиляционные каналы и воздухораспределительная аппаратура. В этом случае ее можно назвать системой зимнего кондиционирования. Такой вариант воздушной системы отопления приводится на рис. 154. Как видно из схемы, первичный подогрев воздуха производится в групповом воздухоподогревателе, а вторичный — в самих помещениях, если в них установлены местные воздухоподогреватели, регулируемые вручную. А если установлены воздухоподогревательные шкафчики без нагревательного вторичного элемента, то регулировать температуру воздуха в помещениях (ее понижение) можно путем изменения количества воздуха, эжектируемого из помещения и подаваемого от центрального воздухонагревателя. Такой шкафчик можно назвать воздухосмесительным прибором.
Система вентиляции. На рис. 155 показана схема смешанной системы вентиляции для жилых, бытовых и служебных помещений. Из служебных помещений вентиляторы вынесены. Удаление воздуха и его прием производятся через грибовидные головки, размещенные на открытых палубах. При такой системе вентиляторы должны создать напор не выше 50—60 мм вод. ст.
Систему вентиляции, основанную на тепловом и ветровом побуждении, принято называть системой естественной вентиляции.
Естественная вентиляция наряду с искусственной широко применяется в машинно-котельных отделениях и в других помещениях с помощью раструбных дефлекторов и эжекционных головок. Дефлекторы или эжекционные головки размещают на открытых участках палуб и рубок. Они могут быть развернуты на ветер или против ветра, совершают воздухообмен без затраты энергии и служат дополнительным средством вентиляции. Вентиляция не может обеспечить эффективную эксплуатацию оборудования и сохранность перевозимых грузов. Эту задачу решают различные системы искусственного микроклимата , создающие воздушную среду заданных параметров независимо от метеорологических условий. Системы кондиционирования воздуха обеспечивают предварительную обработку наружного или рециркуляционного воздуха, включая тепловую, влажностную и газовую обработки, очистку от пыли или вредных парогазовых смесей.
Системы водоснабжения
К системе водоснабжения относятся системы питьевой, холодной и горячей мытьевой и забортной воды.
Система питьевой воды должна обеспечивать расход воды в сутки из расчета не менее 20 л на 1 чел, а на судах дальнего плавания — не менее 30 л. Так как хранить воду в запасных цистернах летом можно не более 5 суток, то на судах система питьевой воды должна быть оборудована бактерицидной установкой. Если ее нет, то используют опреснительную установку. Внутреннюю поверхность цистерн покрывают раствором цемента, полиэтиленовой пленкой или другими пластиками. Система питьевой воды считается автономной и не может быть соединена с какой-либо другой системой. Питьевая система имеет насос и пневмогидроцистерну (гидрофор), которая позволяет поддерживать в трубопроводе определенное давление без работы насоса. Автоматический запуск насоса обеспечивается с помощью реле. Емкость пневмогидроцистерн может быть в пределах 2000—3000 л. Цистерны имеют водоуказательные приборы, предохранительные клапаны, подвод сжатого воздуха. Водопровод выполняется из стальных оцинкованных труб, а арматура — из стали или бронзы.
Система мытьевой воды обеспечивает водой умывальники, бани, души, каюты, прачечные и др. Норма расхода холодной и горячей воды аналогична норме питьевой воды. Запасы мытьевой воды, хранящиеся в бортовых или днищевых цистернах, фор- и ахтерпиках, в зимнее время подогревают при помощи паровых змеевиков, подключаемых к хозяйственному паропроводу с давлением пара 4—5 кГ/см 2 . Температура горячей мытьевой воды должна постоянно поддерживаться в пределах 60—70° С. Поддерживать необходимую температуру можно с помощью замкнутого цикла работы системы, как показано на рис. 156, а.
Из схемы видно, что водопровод горячей мытьевой воды получает воду из системы холодной мытьевой воды. Насос горячей воды всегда работает с подпором. На рис. 156,6 показана схема установки водоподогревателя и емкости горячей воды с датчиком контроля температуры. Датчик сблокирован с сигнальной лампой и электромагнитным клапаном, регулирующим количество пара, поступающего в водоподогреватель. При работе насоса в пневмогидродистерне (гидрофоре) растет уровень воды, вследствие чего воздух в емкости сжимается и при определенном давлении (1,5—2 кГ/см 2 ) насос автоматически отключается с помощью реле. С расходом воды, вытесненной сжатым воздухом, давление в гидрофоре падает и насос включается вновь.
Система забортной воды требуется для промывки унитазов, водоорошения и т. д. Постоянное давление в системе поддерживается механическими или электромеханическими ре-гуляторами давления, а в некоторых случаях с помощью гид-рофоров. Учитывая разрушающее действие забортной воды на металл, трубы этой системы должны быть медными, а арматура — бронзовой.
Система канализации
В порту судам не разрешено сбрасывать за борт фекальные и сточные воды. В условиях порта такие воды должны откачи¬ваться в береговые емкости и баржи или храниться на судне в специальных «грязных» цистернах до откачки их за борт на глубокой воде или в береговые емкости. В этих «грязных» цистернах воды подвергаются дезинфекции химическими реактивами или пропариванием.
Цистерны грязной воды располагаются на платформах вдали от источников тепла, постов управления и жилых помещений. Воздушные трубы от таких емкостей выводят в кожух трубы или колонны мачт. Фекальные или сточные воды, поступившие самотеком в «грязные» цистерны, удаляются насосами или сжатым воздухом. Трубопроводы от унитазов и писсуаров, как правило, не объединяются с трубами от умывальников и душевых. Трубы этой системы не идут через жилые помещения, столовые и др. Для умывальников и писсуаров водяным затвором служат изгибы сточных труб или отстойники. Для смыва фекальных вод из унитазов устанавливаются бачки емкостью 7—8 л, работающие на забортной воде.
