1. Що таке конденсат
2. Звідки береться конденсат з димових газів
3. Звідки водяні пари в димових газах
4. Зона конденсації водяної пари
5. Переміщення зони конденсації водяної пари
6. Таємнича «точка роси»
7. Залежність точки роси
8. Таблиця температур точки роси
9. Точка роси в теплообміннику дров'яного котла
10. Як захиститися від конденсату в котлі і димових трубах
11. Дотримання теплового режиму експлуатації котла
12. Дренаж системи димовидалення

Багатьом власникам твердопаливних опалювальних котлів доводиться споглядати неприємну картину - огидні патьоки на стиках частин димових труб і теплообмінників своїх теплових агрегатів.

Це конденсат - найлютіший ворог систем димовидалення та вентиляції.

1. Що таке конденсат
2. Звідки береться конденсат з димових газів
3. Звідки водяні пари в димових газах
4. Зона конденсації водяної пари
5. Переміщення зони конденсації водяної пари
6. Таємнича «точка роси»
7. Залежність точки роси
8. Таблиця температур точки роси
9. Точка роси в теплообміннику дров'яного котла
10. Як захиститися від конденсату в котлі і димових трубах
11. Дотримання теплового режиму експлуатації котла
12. Дренаж системи димовидалення
13. Це цікаво (ще раз про конденсат)

Що таке конденсат

В широкому розумінні цього слова, конденсат - це речовина, яка в результаті свого охолодження перейшло (конденсувалося) з газоподібного в рідкий або твердий агрегатний стан. У нашому випадку, конденсат - це вода і розчинені в ній летючі речовини, присутні в димових газах. Конденсат може збиратися і накопичуватися у внутрішніх порожнинах димових труб і теплообмінників, проявляючись у вигляді крапельок, потічків і калюж рідини в найнесподіваніших і невідповідних місцях. Конденсат з димових газів - це завжди агресивне середовище, що руйнує матеріал камери згоряння котла, його теплообмінника і димових труб. Хімічний склад такого конденсату неймовірно різноманітний, мінливий і суперечливий.

Звідки береться конденсат з димових газів

Конденсат з димових газів виникає в результаті конденсації водяної пари, що містяться в відхідних газоподібних продуктах горіння (димових газах).

Звідки водяні пари в димових газах

Молекули води містяться в самій паливної маси і синтезуються безпосередньо в процесі її горіння.

Будь-яке доступне побутове паливо має вуглеводневу природу

У процесі горіння вуглеводневого палива обов'язково синтезується вода в результаті термічного розкладання (піролізу) молекул вуглеводню з подальшим окисленням (горінням) отриманих продуктів піролізу палива. Тому, газоподібні продукти горіння (димові гази) вуглеводневого палива завжди містять водяну пару, синтезований в процесі піролізу і горіння паливного речовини:

CmHn + (m + n / 4) O2 = mCO2 + (n / 2) Н2О + Q
Де, (m) і (n) - число атомів вуглецю і водню в молекулі вуглеводню

До вуглеводневому паливу відноситься вся органіка (в т.ч. деревина), природний газ, нафту, вугілля і продукти їх переробки.

Найбільший вміст водяної пари в димових газах дає горіння дров, собенно сирих (вологістю до 45%). Волога, яка міститься в порах і порожнинах деревини, випаровується і переходить до складу димових газів, додаючися до синтезованої воді.

Найменша вміст водяної пари в димових газах дає горіння вугілля. Вугілля практично не містить у своїй масі молекул води і має дуже малу вуглеводневу складову. Основна маса складу вугілля - це чистий вуглець (С), який не має стадії піролізу палива і горить (окислюється) безпосередньо, без синтезу води:

З + О2 = СО2
2С + О2 = 2СО
2СО + О2 = 2СО2

Газоподібні продукти горіння (димові гази) вугілля майже не містять водяну пару, оскільки у вугільній масі є вкрай мало вуглеводнів для синтезу води і практично повністю відсутня звичайна вода (H2O).

Зона конденсації водяної пари

Покинувши високотемпературну зону горіння, димові гази починають віддавати тепло і охолоджуватися. Охолодившись до температури «точки роси», водяна пара починає конденсуватися на поверхні теплообмінника котла і його димових труб. Місце, де температура димових газів відповідає «точці роси» і де починається конденсація водяної пари - називається «зона конденсації».

Переміщення зони конденсації водяної пари

Зона конденсації - дуже рухливий ділянку, який ніколи не стоїть на місці. Відразу після розпалу холодної котла - зона конденсації знаходиться прямо в його теплообміннику або безпосередньо за ним. У міру роботи Теплоагрегат - система димовидалення прогрівається і зона конденсації поступово переміщається уздовж димової труби, до її краю. Переміщення зони конденсації відбувається тим швидше, чим вище температура димових газів і менше тепловтрати на прогрів чергового холодного ділянки труби. В кінцевому підсумку, зона конденсації переміщається на самий край димаря, практично - в атмосферу. Після повного прогріву внутрішніх поверхонь системи димовидалення, утворення конденсату безпосередньо на них припиняється і відбувається вже в атмосферному шарі. Це є «абсолютний зер гут», бо в цьому випадку - повністю виключено вплив агресивного середовища (конденсату) на стінки деталей котла і системи його вентиляції.

Таємнича «точка роси»

Точка роси безпосередньо пов'язана з абсолютну, відносну і фактичної вологістю.

Абсолютна вологість - максимальне можливе вміст вологи в повітрі. Абсолютна вологість вимірюється в г / м3 і залежить від температури повітря. Кожному значенню температури повітря відповідає своє значення показника абсолютної вологості. Чим менше температура повітря, тим менше вологи він може в себе вмістити, і відповідно - тим менше буде показник абсолютної вологості.

Фактична вологість - фактичний зміст вологи в повітрі. Фактична вологість вимірюється в г / м3, не залежить від температури повітря і відображає реальний зміст вологи в повітрі.

Відносна вологість - відношення вмісту максимально можливої (абсолютної) вологи до її фактичним змістом в повітрі. Відносна вологість вимірюється у відсотках і показує процентний вміст вологи в повітрі від максимально можливого. Показник відносної вологості не буває більше 100%, і це - вкрай нестійкий стан.

«Точка роси» - це температура охолоджуваного повітря, при якій його відносна вологість досягає позначки 100% і водяні пари починають «випадати в осад», тобто конденсуватися. Іншими словами, «точка роси» - це температура, до якої потрібно охолодити повітря, щоб з нього виділився водяний конденсат (з'явилася роса).

Точка роси залежна від температури повітря і фактичного вмісту вологи в ньому

Залежність точки роси

Залежність точки роси можна простежити, теоретично проаналізувавши процес охолодження вологого повітря.

(Конденсація водяної пари відбувається в інтервалі температур від 0 ° С до 100 ° С)

• При охолодженні вологого повітря:
  абсолютна вологість знижується і прагне до нуля,
  фактична вологість залишається незмінною,
  відносна вологість - зростає і прагне до свого максимуму (100%)

  На цьому етапі змінюються лише параметри вологого повітря, але не відбувається ніяких видимих змін

• При подальшому охолодженні вологого повітря:
  абсолютна вологість знижується і прагне до нуля
  фактична вологість залишається незмінною
  зростання відносної вологості досягає максимальної межі (100%) і зупиняється

  Це температура точки роси. На цьому етапі настає пересичення повітря водяною парою. Вкрай нестійкий стан. Перші частинки водяної пари починають конденсуватися в навколишньому середовищі.

• При подальшому охолодженні вологого повітря:
  значення абсолютної вологості продовжує знижуватися і прагне до нуля
  значення фактичної вологості - теж знижується і прагне до нуля
  значення відносної вологості - залишається на позначці 100%.

  При подальшому охолодженні такого повітря, відносна вологість буде залишатися незмінною (100%), а значення абсолютної і фактичної вологості - зменшуватися. Зменшення фактичної вологості відбуватиметься за рахунок випадання надмірної вологи в конденсат. Тобто, одного разу досягнувши температури точки роси, повітряне середовище весь час буде перебувати в такому стані до повного свого осушення, за умови, що подальше охолодження не припиняється.

Таблиця температур точки роси

За визначення температури точки роси, приймається така температура, при охолодженні до якої, з повітря, починає конденсуватися водяна пара. Складемо експериментальним шляхом таблицю залежності точки роси від вологості і температури повітря.

Таблиця температури значення точки роси (° С) для різних умов

Відносна вологість% Температура сухого термометра, ° С (температура повітря) 0 5 10 15 20 25 30 40 20 -20 -16 -12 -7 -3 0 5 15 30 -15 -10 -6 -2 2 6 10 18 40 - 12 -7 -2 2 6 10 15 22 50 -9 -4 0 5 10 14 17 26 60 -6 -2 3 7 12 16 21 30 70 -5 0 5 9 14 19 23 32 80 -3 2 7 11 16 21 26 35 90 -1 4 9 14 18 23 28 38 100 0 5 10 15 20 25 30 40

Як потрібно читати цю таблицю
Наприклад, температура повітря 10 ° С, відносна вологість 30%. На перетині цих граф ми бачимо цифру -6. Це означає, що якщо повітря, температура якого 10 ° С і відносна вологість 30%, охолодити до температури -6 ° С, то почнеться виділення конденсату з нього. Або так - в повітрі, температура якого 10 ° С і відносна вологість 30%, водяна роса з'явиться на будь-якому предметі, температура поверхні якого, буде дорівнює або нижче -6 ° С.

Як бачимо з таблиці, чим менше відносна вологість повітря, тим температура точки роси нижча за температуру самого повітря. У міру того, як підвищується відносна вологість повітря (повітря набирає, «вбирає» в себе вологу) - температура точки роси наближається до температури самого повітря і, при 100% відносній вологості, точка роси, фактично збігається з температурою повітря.

Точка роси в теплообміннику дров'яного котла

При розпаленні холодного дров'яного котла, які виходять із камери згоряння димові гази (продукти горіння), мають температуру, приблизно 500-800 ° С і відносну вологість, в середньому близько 85%. Потрапляючи в холодний теплообмінник (20 ° С) і стикаючись з його холодною поверхнею, гази миттєво охолоджуються, вологоємність (максимально можливе вміст вологи) повітря знижується і надлишок вологи випадає у вигляді роси на поверхні теплообмінника.

Як захиститися від конденсату в котлі і димових трубах

З вищесказаного ясно, що конденсація водяної пари - чисто фізичний процес, який неминучий при охолодженні димових газів. Захист від утворення конденсату в котлі і димових трубах може бути тільки одна:
- Не допустити охолодження продуктів горіння нижче «точки роси» до їх повного викиду в атмосферу.

Все зводиться до елементарного утеплення димових труб і дотримання теплового режиму експлуатації котлоагрегату.

Дотримання теплового режиму експлуатації котла

Практикою доведено, що якщо температура труби обрата теплоносія менше 40 ° С - можлива поява конденсату в теплообміннику твердопаливного котла. Таким чином, дотримання теплового режиму експлуатації котлоагрегату зводиться до максимально швидкого розігріву його водяної сорочки до температури в теплообміннику 40 ° С і більше, з подальшим підтриманням її на належному рівні, незалежно від температури теплоносія в самій системі опалення. Такий тепловий режим досягається за рахунок інженерних рішень в системі опалення з використанням байпасів і триходових кранів , Що регулюють температуру теплоносія в сироватці котла.

Про байпас і триходовий кран
Байпас - це труба, яка безпосередньо з'єднує подачу і обрат дров'яного котла і утворює так звані «мале коло» (див. малюнок про байпас ). Через байпас триходовий кран змішує гарячий і холодний теплоносій, підтримуючи температуру обрата, не менше 40 ° С. При тому регулюється кількість гарячої води, яке повинно піти відразу в обрат (в мале коло), а яке - далі, в опалювальну систему.
За допомогою цих нехитрих пристосувань гарячий теплоносій «крутиться» по малому колу і з подачі повертається відразу назад в дров'яної котел, поки не прогріється сорочка охолодження котла і його теплообмінник. У міру прогріву котла, трьохходовий кран поступово перекриває надходження гарячого теплоносія в обрат і направляє гаряче теплоносій в систему опалення. Такий підхід до монтажу дозволяє швидко і без конденсату запускати холодний дров'яної котел, незалежно від температури теплоносія.

Дренаж системи димовидалення

Не зайве влаштувати дренаж опалювального агрегату (котла) і системи димовидалення (димових труб), щоб збирати і відводити конденсат для подальшої його утилізації. Тут, дуже важливо витримати ухили і контр-уклону для горизонтальних ділянок димових труб, а також порядок складання всієї димовидаляючих системи.

Це цікаво (ще раз про конденсат)
Конденсат може зіграти злий жарт при першому заповненні опалювальної системи холодним теплоносієм. Якщо температура заливається теплоносія не дорівнюватиме температурі навколишнього середовища, то може початися конденсація водяної пари з повітря прямо на частини котла і опалювальної системи. Недосвідчений користувач може прийняти такі водообразованія за факт розгерметизації опалювальної системи.
Найбільшими перепонами страждають від конденсату власники твердопаливних котлів, що працюють на звичайних дровах і деревоотходах. Оскільки, в цьому випадку, до синтезованої воді додається вода, що міститься в порах і пустотах самої деревини. Іноді - це дуже багато. Адже стандартне деревне паливо, вологістю 25-35% може містити від 150 до 300 грамів води в кожному своєму кілограмі! Особливо багато води виділяється під час розпалу й розгоряння дров, коли йде активна просушка деревини під впливом високої температури.