Парогенераторы-бойлеры

Чаще всего под банным парогенератором понимают каменку, но это не единственный способ увлажнения воздуха. В промышленности водяной пар производится в паровых котлах — в закрытых (герметичных) металлических сосудах (автоклавах), в которых вода перегревается выше 100°С под избыточным давлением. Нагрев котла может осуществляться любым источником тепла — дровами, углём, жидким или газообразным органическим топливом, электричеством, солнечной энергией, атомной энергией и т. п. При открывании котла пар над жидкостью (например, с температурой 150°С при давлении 5 атм) вырывается наружу, давление пара в котле снижается, вода вскипает, выделяя пар, который стремится восстановить равновесное давление пара над жидкостью. В предельном частном случае постоянно открытого на атмосферу котла имеем обычный кипятильник, бойлер (от английского слова «boil» — кипение), «титан» (по названию первой фирмы-производителя), чайник, кастрюлю, в которых возникающий при кипении пар тотчас удаляется в атмосферу и в которых количество пара строго соответствует количеству подведённого тепла. Для получения пара в кастрюле абсолютно безразлично, сколько воды в кастрюле, лишь бы вода закрывала дно кастрюли. Так что генератором пара может быть любая мокрая поверхность, причём не только при температуре кипения воды.

Рис. 191. Парогенераторы-бойлеры
Рис. 191. Парогенераторы-бойлеры: а — стандартный парогенератор-кипятильник (типа чайника) для увлажнения саун пародушевых кабин; б — продуваемый бойлер (генератор «лёгкого пара»); в — продуваемый бойлер с подачей воздуха вглубь воды для получения особо влажного воздуха, вплоть до сырого («тяжёлого пара»). 1 — корпус водонагревателя (бойлера), 2 — ТЭН, 3 — патрубок выпуска чистого пара, 4 — патрубок подвода воздуха, 5 — патрубок выпуска «лёгкого пара», 6 — патрубок ввода воздуха под воду. Сплошные стрелки — потоки воздуха, пунктирные — потоки пара.

Самыми распространённым парогенератором для увлажнения воздуха в саунах и пародушевых кабинах является бойлер — ёмкость с водой, в которую вмонтирован ТЭН (рис. 191,а). По существу это обычный кипятильник (электрочайник), имеющий специальную систему залива и слива воды, вывода пара по трубке в необходимое место. Как правило, такой банный кипятильник имеет электронный индикатор (сигнализатор) уровня воды, чтобы не сгорел ТЭН, а также устройство для автоматического слива остатков воды и подачи свежей порции воды, чтобы ТЭН не обрастал накипью. Бойлер может работать как парогенератор только при кипении воды, то есть при температуре 100°С. При отсутствии кипения пар из бойлера не выходит. Таким образом, бойлер является генератором чистого пара.

Для получения влажного воздуха («банного пара») бойлер необходимо продувать воздухом (рис. 191,б). При этом можно получать воздух разной температуры и разной влажности. Так, если поддерживать воду при температуре, например, 80°С, а бойлер продувать очень медленно, то через штуцер 5 будет выходить влажный воздух с температурой 80°С и с равновесной абсолютной влажностью (с относительной влажностью 100%), то есть сырой воздух («тяжёлый пар»). Все выводные магистрали надо будет поддерживать при температуре 80°С и более во избежание конденсации водяных паров и образования тумана. В этом режиме подаваемый воздух действует как поршень, выталкивающий воздух, находящийся в равновесии с водой. Но если продувать воздух быстрее, то температура выходящего воздуха снизится, также снизится и влажность воздуха. Для получения воздуха заданных параметров необходимо регулировать температуру входящего воздуха мощностью проточного воздухоподогревателя и скорость парообразования (желательно в режиме кипения) мощностью ТЭНа.

Для дополнительного нагрева воздуха его можно подавать прямо в воду (рис. 191,в), причём для предотвращения прохода воздуха в виде крупных пузырей, ёмкость кипятильника можно заполнить гранулированным наполнителем (битым стеклом, фарфоровыми электротехническими бусами, стекловатой и т. п.), разбивающим крупные пузыри в мелкие (пену). Указанные методы отработаны в химической технологии для интенсификации гетерогенных реакций.

Продуваемые бойлеры можно использовать при создании генераторов «лёгкого пара» для мытейных бань, косметических процедур, банных аттракционов. Так, для создания аппарата, имитирующего воздействие банного веника как опахала, необходимо создать поток воздуха поперечным сечением 0,5x0,5 м со скоростью 1 м/сек с абсолютной влажностью воздуха 0,1 кг/м³. При этом необходим электротепловентилятор с производительностью по горячему воздуху 900 м³/час и, что более существенно, ТЭН мощностью 56 кВт для испарения 90 кг воды в час. Так что банный веник как опахало весьма мощный потребитель тепла и использовать его дачник может либо кратковременно, либо в импульсном режиме («дуновениями», например, один раз в десять секунд).Столь высокая мощность обусловлена тем, что поток горячего влажного воздуха, набегающий на тело человека, передаёт на кожу лишь один-два процента своего теплосодержания.

Рис. 192. Воздухопродуваемые каменки:
Рис. 192. Воздухопродуваемые каменки: а — комбинация продуваемой каменки с бойлерным парогенератором (кипятильником); б — дозированная подача воды и воздуха в каменку с получением «лёгкого пара». 1 — корпус каменки, 2 — ТЭН, 3 — кипятильник, 4 — дозатор воды (капельница, ультразвуковой распылитель, кипятильник и т. п.), 5 — патрубки ввода воздуха, 6 — отверстия для ввода воздуха. Сплошные стрелки — потоки воздуха, пунктирные — потоки пара.

В современных финских саунах для небольшого увлажнения воздуха и заваривания трав для запаха (ароматерапия) применяют бойлеры (кипятильники), скомпонованные с каменкой (рис. 192,а). Чистый пар из кипятильника поступает в струю горячего воздуха от продуваемой каменки, смешивается гарантированно без образования тумана с воздухом и уже в виде паровоздушной смеси выходит в помещение сауны, в том числе и в виде «лёгкого пара». Примерно этот же режим задумывался в схеме дровяной печи-каменки типа «Вулкан» при открытии нижней воздушной заслонки каменки (рис. 149), но при мощной подаче воды потока воздуха через каменку оказывается недостаточно для сколько-нибудь существенного разбавления водяного пара.

Схема на рисунке 192,а интересна тем, что не требует сухости пара, вырабатываемого парогенератором. Например, в каменку можно подать сырой пар (с туманом и брызгами) из централизованной паровой магистрали. В некоторых городских банях, работающих на магистральном паре, для высушивания пара его подавали в раскалённую каменку.

Для получения горячего воздуха заданной абсолютной влажности необходимо организовать контролируемую (дозированную) подачу воды и воздуха в раскалённую каменку (рис. 192,б). Воздух желательно подавать принудительно с помощью воздуходувки (компрессора). Воду можно подать капельницей, струёй, потоком пара, с помощью ультразвукового распылителя (увлажнителя) или другими способами. Указанная схема легко переводится в импульсный режим путём импульсной подачи воды — при этом образуются волны «лёгкого пара». Достоинством схемы является использование высокотеплоёмкой каменки, аккумулирующей большее количество тепла, чем горячая вода в схеме на рисунке 191в, что позволяет получать мощные импульсы «лёгкого пара».

Источник: Дачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008

Добавить комментарий

CAPTCHA
Этот вопрос задается для проверки того, не является ли обратная сторона программой-роботом (для предотвращения попыток автоматической регистрации)