Условия надежной работы элементов парового котла.

Надежность работы элементов парового котла зависит от температуры металла трубы (t_СТ).

,

где:

- температура рабочего тела;

- коэффициент растечки тела по сечению трубы;

- отношение ;

q – величина теплового потока;

- толщина стенки;

- коэффициент теплопроводности стенки;

Условия охлаждения металла трубы определяются величиной массовой скорости ().

Рассмотрим зависимость массовой скорости () в испарительных поверхностях нагрева для котлов различных типов от паропроизводительности (D).

1. схема котла с естественной циркуляцией при низком давлении;

1’. схема котла с естественной циркуляцией при высоком давлении;

2. прямоточный котел;

3. котел с принудительной циркуляцией;

4. котел с комбинированной циркуляцией.

 

Для котлов с естественной циркуляцией наблюдается увеличение массовой скорости с повышением нагрузки (D). Особенно резкое изменение имеет место при низком давлении. Здесь, начиная с некоторой паропроизводительности, наблюдается небольшое снижение , которое объясняется более резким увеличением объема смеси и повышением сопротивления её движению. В котлах с естественной циркуляцией при высоком давлении увеличение с ростом D менее резкое, поэтому при низких нагрузках охлаждение металла недостаточно.

В прямоточном котле зависимость = f(D) прямо пропорциональная.

В схеме 3 снижение с ростом D объясняется ростом удельного объема смеси и увеличением сопротивления движению.

Рассмотрим изменение температуры рабочего тела и стенки труб по водопаровому тракту котла с естественной циркуляцией (а) и прямоточного котла докритического давления (б).

I – изменение температуры рабочего тела.

II, III – изменение температуры стенки.

II – естественная циркуляция.)

III – прямоточный котёл.)

IV – допустимая температура металла (определяется маркой стали).

 

В экономайзере котлов обоих типов температура стенки близка к температуре рабочего тела. Разница 20-30°С, ввиду хороших условий отвода тепла в жидкости.

В испарительной поверхности котла с естественной циркуляцией, где не происходит полного упаривания котловой воды ( не превышает 30%); в этих условиях температура металла отличается от температуры рабочего тела на 20-60°С (незначительно).

В прямоточном котле наблюдается полное испарение жидкости. Следовательно, при некотором критическом может появиться кризис теплообмена.

В ПЕ котлов всех типов условия охлаждения зависят от скорости пара. Достаточной считается скорость пара не менее 20 м/с, температура стенки отличается от температуры рабочего тела на 80°С и более.

Металл водопарового тракта котла выбирается по допустимой температуре для обеспечения длительной прочности.