III. NỒI HƠI ỐNG LỬA – ỐNG NƯỚC
1. Ưu nhược điểm của nồi hơi ống nước nói chung
a. Ưu điểm:
- Gọn nhẹ hơn nhiều so với nồi hơi ống lửa, vì lượng nước trong nồi hơi ít, các ống nhỏ nên dễ bố trí được bề mặt hấp nhiệt lớn, cường độ hấp nhiệt cao,
- Có thể chế tạo được hàng loạt, từ loại nhỏ đến loại lớn, chỉ cần thay đổi số lượng ống,
- Có thể bố trí hợp lý các bề mặt hấp nhiệt và bố trí được các bề mặt hấp nhiệt tiết kiệm có diện tích lớn, nên hiệu suất của nồi hơi lớn hơn nồi hơi ống lửa, - Thời gian nhóm lò lấy hơi nhanh (0,5÷2h) đặc biệt (4÷6h),
- Khi nổ vỡ không nguy hiểm lắm, vì lượng nước ít và ống nuớc thường bị nứt vỡ trước bầu nồi.
b. Nhược điểm:
- Đòi hỏi chất lượng nước cấp tốt, được lọc kỹ càng vì các ống nhỏ cong, cường độ trao nhiệt lớn,
- Coi sóc, bảo dưỡng nồi hơi phức tạp hơn nồi hơi ống lửa,
- Năng lực tiềm tàng bé, vì ít nước trong nồi hơi, nên khó duy trì áp suất hơi ổn định,
- Chiều cao không gian hơi bé, nên cần phải có thiết bị khô hơi. 2. Nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z
a. Sơ đồ nguyên lý:
Hìmh 2.21. Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z
1 – buồng đốt, 2 – bầu nồi, 3 – ống góp nước,
4 – các ống nước lên, 5 – ống góp hơi, 6 – ống hơi lên, 7 – bộ hâm nước tiết kiệm, 8 – bộ sưởi không khí, 9 – hộp cặn, 10 – tấm dẫn khí, 11 – vách đôi.
b. Nguyên lý làm việc
Dầu đốt và không khí được cấp vào buồng đốt cháy sinh ra khí lò, khí lò quét qua các bề mặt hấp nhiệt, trao nhiệt cho nước ở bên trong ống. Nước từ bầu 2, đi xuống ống góp nước 3 vào các ống nước lên 4, nhận nhiệt sinh ra hơi, hỗn hợp nước-hơi đi vào ống góp hơi 5, đi lên các ống hơi lên 6 và về lại bầu 2.
Khí lò nhờ có các tấm dẫn khí 10, nên đi theo hình chữ Z, do đó nồi hơi được gọi là nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z. Vận tốc của khí lò chuyển động trong
nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chũ Z lớn gấp 3 lần khi chuyển động trong nồi hơi ống nước nằm khí lò đi thẳng (không có tấm dẫn khí 10).
Tuần hoàn của nước trong nồi hơi là tuần hoàn tự nhiên, do sự chênh lệch tỷ trọng của nước và của hỗn hợp nước – hơi gây nên.
c. Đặc điểm kết cấu
+ Hộp ống: Trong nồi hơi ống nước nằm có hộp góp ống nước (3), hộp góp ống nước và hơi(5). Mặt cắt ngang của các hộp ống là hình vuông. Hộp ống là một ống thép hình gợn sóng, một mặt có khoan các lỗ để nong các ống nước vào. Một mặt có khoét các cửa hình vuông, mỗi cửa đối diện với một ống to hoặc 4 ống vừa, 9 ống nhỏ, 16 ống loại rất nhỏ. Các cửa này dùng đề thông rửa, vệ sinh ống, nong ống vào thành hộp ống.
Hộp ống vuông hình gợn sóng rất khó chế tạo, nên trong một số trường hợp được thay thế bằng hộp ống tròn.
+ Ống nước nằm là các ống mà ở đó nước nhận nhiệt hoá thành hơi. Các ống sát buồng đốt do cường độ trao đổi nhiệt lớn nên có đường kính lớn hơn để đảm bảo làm mát tốt hơn và tuần hoàn tốt hơn.
Các ống nước nằm được đặt dốc 15÷250, để tránh hiện tượng nước hơi phân lớp.
Các ống dẫn nước-hơi về bầu nồi (6) có đường kính lớn hơn các ống dẫn nước ở phía sau và bằng đường kính của các ống nước sôi ở sát buồng đốt, vì thể tích của hơi lớn hơn nhiều thể tích của nước.
d. Ưu, nhược điểm
Ngoài các ưu nhược điểm chung cho nỗi hơi ống nước, nồi hơi ống nước nằm còn có các ưu nhược điểm sau:
Ưu điểm:
- Ống to thẳng, dễ thông rửa, vệ sinh nên có thể dùng được nước xấu có lẫn dầu. - Coi sóc và bảo dưỡng đơn giảm, năng lực tiềm tàng lớn.
- Tiện cho việc chế tạo hàng loạt nồi hơi có sản lượng, thông số khác nhau, chỉ việc thay đổi số lượng ống nước.
- Khí lò đi chữ Z làm cho vận tốc khí lò tăng, tăng hệ số trao đổi nhiệt, tăng cường độ trao đổi nhiệt trong nồi hơi.
Nhược điểm:
- Hộp góp ống hình gợn sóng nên khó chế tạo, đắt tiền.
- Các tấm dẫn khí dễ bị cháy hỏng, cong vênh và rất khó sửa chữa.
- Ống to thẳng nên khó bố trí các bề mặt hấp nhiệt. Làm tăng kích thước và trọng lượng của nồi hơi.
- Số nắp, cửa quá nhiều gây khó khăn khi thay ống. - Thời gian nhóm lò lấy hơi tương đối dài (4÷6h).
Giống như nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z, chỉ khác là không có các tấm dẫn khí cưỡng bức dòng khí đi theo hình chữ Z, do đó khí lò ở trong nồi hơi này đi thẳng.
4. Nồi hơi ống nước đứng 3 bầu đối xứng Nguyên lý làm việc
Hình 2.22 Thể hiện nguyên lý làm việc của nồi hơi ống nước đứng 3 bầu đối xứng. Nồi hơi có 2 đường khí lò đối xứng nhau, khói lò đi ngoài ống trao nhiệt cho nước ở bên trong ống để hoá thành hơi. Các ống 4 gần buồng đốt hơn nhận nhiệt (nhận nhiều nhiệt hơn các ống 5 ở xa buồng đốt) sinh ra hơi. Hỗn hợp nước-hơi ở các ống 4 có tỷ trọng nhỏ hơn bị nước ở các ống 5 có tỷ trọng lớn hơn đẩy về bầu 1, tạo thành vòng tuần hoàn tự nhiên trong nồi hơi.
Bộ sấy hơi 6 được bố trí giữa các cụm ống lên 4 (cụm ống I) và cụm ống xuống 5 (cụm ống II) để làm tăng thêm chênh lệch tỷ trọng của nước và hỗn hợp nước – hơi, làm cho tuần hoàn của nồi hơi đảm bảo hơn.
Các ống xuống và các ống lên là các ống thẳng, 2 đầu cong hướng về tâm bấu nồi để trách ứng suất cục bộ ở các bầu nồi.
Các ống nước vừa là các bề mặt hấp nhiệt, vừa là khung dàn để đỡ bầu trên.
Hình 2.22. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước đứng 3 bầu đối xứng. Trên hình 2.22 ta có:
1 – bầu nước hơi, 2 – bầu nước, 3 – buồng đốt,
4 – các ống nước lên, 5 – các ống nước xuống,6 – bộ sấy hơi, 7 – bộ hâm nước tiết kiệm, 8 – bộ sưởi không khí,
Ngoài các ưu khuyết điểm của nồi hơi ống nước đứng như: gọn nhẹ hơn nồi hơi ống nước nằm, tuần hoàn đảm bảo hơn, đòi hỏi chất lượng nước cao hơn v.v…
Nồi hơi 3 bầu đối xứng còn có các ưu khuyết điểm sau:
- Có 2 đướng khói lò nên nồi hơi vẫn còn rất kồng kềnh. Không tiện bố trí 2 nồi hơi trên cùng 1 tàu.
- Không tiện bố trí bộ sấy hơi, vì bộ sấy hơi gồm 2 cụm ống rất cách xa nhau. - Số bầu nước quá nhiều làm tăng trọng lượng nồi hơi.
- Cường độ trao đổi nhiệt yếu, vì 2 đường khói lò làm giảm tốc độ của dòng khí lò, giảm hệ số truyền nhiệt trong nồi hơi.
5. Nồi hơi ống nước đứng 3 bầu không đối xứng KBΓ