Система водяного отопления с верхней разводкой труб

Система водяного отопления с верхней разводкой труб является самой распространенной системой, используемой на вагонах главным образом потому, что она может работать только за счет естественной циркуляции. Схема с верхней разводкой труб показана на рисунке 28.

Такая система имеет котел 1 для нагревания воды с расширителем 2, объемом примерно 5—10% от объема котла. Расширитель предназначен для приема избытка воды, образующейся вследствие увеличения ее объема при нагревании, и для освобождения воды от воздуха. Изолированные подающие трубы 3 отходят от расширителя к вертикальным стоякам 4, к которым примыкают нижние нагревательные трубы 5, соединенные с нижней частью котла.

1 - котел для нагревания воды, 2- расширитель, 3-изолированные подающие трубы, 4 -вертикальные стояки, 5- нижние нагревательные трубы

Рисунок 28. Принципиальная схема водяного отопления

с верхней разводкой труб

Циркуляция воды происходит вследствие изменения удельного веса при ее нагревании. Пока котел холодный, вся вода в системе имеет одинаковую температуру и находится в равновесии. Однако, как только зажигают топку котла, температура воды в нем начинает повышаться, внизу у топки вода будет горячее, а, следовательно, объемный вес ее меньше (см. табл. 7).

Равновесие в системе нарушится, и более легкая горячая вода начнет перемещаться верх к расширителю и далее по вертикальным трубам. Охлаждаясь, вода возвращается к котлу по нижним трубам, создавая циркуляции в системе.

Интенсивность циркуляции зависит от разности давлений или от так называемого гидравлического напора, т. е. от высоты водяного столба в соответствующих участках системы и удельного веса воды в них. Для увеличения циркуляции горизонтальные трубы укладывают с небольшим наклоном в сторону направления движения воды.

Таблица 7.

Зависимость объемного веса воды от температуры

Для схемы, приведенной на рисунке 28 гидравлический напор Н можно определить по следующей формуле:

, (3.1)

где γ₁, γ₂, γ₃, γ₄, γ₅, - объёмный вес, м³/кг соответствующий температурам:

t₁ – в расширителе, t₂ и t₃ – в начале и конце верхней разводящей (изолированной) трубы, t₄ и t₅ – в начале и конце нижней нагревательной трубы;

h₁ – высота столба с объёмным весом м;

h₂, h₃, h₄ – вертикальные проекции соответственно верхней разводящей трубы стояка и нижней нагревательной трубы, м;

h₅ – высота водяного столба с объёмным весом м;

h₆ – высота водяного столба с объёмным весом γ₁, м.

Обычно система водяного отопления служит не только для восполнения потерь тепла, передаваемого наружу через ограждения кузова вагона, но и для подогрева воздуха, подаваемого вентиляцией. Для этого расширитель соединяется трубами с калорифером или объединяется с ним в один общий узел. Система водяного отопления с котлом, имеющим водяную рубашку, показана на рисунке 29, а типовой котел, примененный в этой системе отопления, – на рисунке 30.

1– огневая коробка, 2– защитный кожух, 3– дымовая труба, 4– патрубок для подсоединения котла к трубам системы отопления, 5– циркуляционные трубы для увеличения поверхности нагрева котла, 6– топочная камера, 7– зольник, 8– колосниковая решетка, 9 – наклонный лист зольника   Рисунок 29. Котел с водяной рубашкой

Схема водяного отопления с верхней разводкой труб вагонов старой постройки показана на рисунке 30.

1 — расширитель калорифер; 2 — котел; 3 — наливная труба; 4 — верхние трубы; 5 — стояки; 6 – нижние трубы; 7 — грязевик; 8 — пробка для спуска води 9 — вестовая труба бака; 10 — угольный ящик; 11 — водяной бак; 12 — труба от системы водоснабжения; 13 — вестовая труба расширителя; 14 — наливная воронка; 15 — водопроводная труба; 16 – спускная труба расширителя; 17 — труба соединяющая котёл с расширителем.

Рисунок 30. Схема водяного отопления с верхней разводкой труб вагонов старой постройки

Типовой котел с водяной рубашкой, имеет огневую коробку 1, помещенную внутри кожуха 2, состоящего из трех частей. Верхняя часть огневой коробки соединена с дымовой трубой 3. В конической части огневой коробки вварены три поперечные трубы 5, предназначенные для увеличения поверхности нагрева, а в нижней части расположена колосниковая решетка 8 и наклонный лист зольника 9. Для загрузки топлива служит топочное отверстие 6, а для удаления золы и шлака – зольное отверстие 7. Система отопления представленная на рисунке 30 имеет совмещенный трубчатый расширитель-калорифер (см. рисунок 31), который выполнен в виде прямого сварного бака 1 со съемной крышкой 13.

На рисунке 31 показан трубчатый расширитель-калорифер. К нижней части корпуса приварен корытообразный лист 3, стенки которого образуют с днищем корпуса прямоугольный обходной канал 8 для увеличения сечения прохода воздуха, подаваемого в вагон летом. В торцовые стенки 10 корпуса вварено 77 газовых труб 11 сечением 25Х2 или 28Х3,5 мм для прохода воздуха.

1-сварной бак, 2-наливная труба, 3 - корытообразный лист, 4- патрубок для подачи горячей воды в воздухоподогреватель, 5- вестовая труба, 6- труба для контроля уровня воды в воздухонагревателе, 7- выходные патрубки, 8- обходной канал, 9- фланец для соединения воздухоподогревателя-расширителя с возду­ховодом и вентилятором,

10- торцовые стенки корпуса, газовые трубы 11 сечением 28Х3,5мм, 12 – труба, для соединения расширителя с малым баком туалета и одновременно служит для выхода воздуха из системы водо­снабжения 13-съемная крышка

Рисунок 31. Воздухоподогреватель – расширитель ТР-1

Горячая вода от котла идет в воздухоподогреватель через патрубок 4. В верхние разводящие трубы отопления вода поступает из расположенных с противоположных сторон воздухоподогревателя двух выходных патрубков 7. Максимальная температура воды в котле не должна превышать 90 - 95°С (363-368K). В этом случае температура нижних труб отопления составляет примерно 70°С (343K), с тем, чтобы исключалось возгорания пыли осаждающейся на их поверхностях.

Заполнить расширитель водой можно через наливную трубу 2. Патрубок 14 предназначался раньше для заполнения водой с крыши вагона. В настоящее время он заглушен. К концу наливной трубы, выведенному выше поверхности крышки бака, приварен колпачок 15.

Слив излишней воды и контроль за наполнением обеспечиваются с помощью вестовой трубы 5, подведенной к баку для воды в котельном отделении. Для обеспечения нагревания проходящего по трубкам воздуха нижний предельный уровень воды в воздухоподогревателе не должен быть ниже, чем на 10—20 мм от верхних кромок труб, расположенных в верхнем ряду. Этот уровень контролируется пробным краником, подсоединенным к трубе 6. Труба 12 предназначена для соединения расширителя с малым баком туалета и служит для выхода воздуха из системы водоснабжения. Для соединения воздухоподогревателя-расширителя с воздуховодом и вентилятором в торцовых стенках имеются фланцы 9. Максимальная теплоотдача трубчатого расширителя-калорифера составляет 17,5 кВт.