ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 0
Для хорошего отвода тепла от стенок испарительного пучка не обходимо, чтобы вода и пароводяная смесь в парогенераторе бес прерывно двигались по определенному пути. Направленное движение воды внутри парогенератора по одному и тому же замкнутому контуру называется циркуляцией. Различают естественную циркуляцию, когда вода и пароводяная смесь движутся в парогенераторе благодаря раз ности их плотностей, и принудительную циркуляцию, при которой движение воды и пароводяной смеси происходит под действием цирку ляционного насоса.
Часть поверхности парогенератора, с одной стороны омываемая
горячими |
газами |
или |
освещаемая тепловыми |
лучами, а с другой — |
|
омываемая водой, паром или возду |
|
||||
хом, называется поверхностью на |
|
||||
грева. Поверхность нагрева обозна |
|
||||
чается через Я, подсчитывается со |
|
||||
стороны |
отдачи |
тепла |
и измеряется |
|
|
в квадратных метрах (м2). Часть |
|
||||
поверхности |
нагрева, |
принимающая |
|
||
тепло от раскаленного слоя топлива |
|
||||
или светящегося факела и протекаю |
|
||||
щих газов, называется радиационной |
|
||||
поверхностью |
нагрева. |
Радиационная |
|
||
поверхность нагрева, через которую |
|
||||
не протекает газовый поток и которая |
|
||||
получает только лучистое тепло, назы |
|
||||
вается экраном. Поверхность нагрева |
|
||||
парогенератора, |
принимающая тепло |
|
|||
горячих газов путем соприкосновения |
|
||||
с ними, называется конвективной. |
|
||||
Основные характеристики пароге |
|
||||
нератора. |
К числу основных характе Рис. 2. |
Схема водотрубного паро |
|||
ристик парогенератора относятся па |
генератора |
||||
раметры |
пара, |
паропроизводитель |
|
||
ность, удельный паросъем, тепловое напряжение поверхности нагрева, теплонапряжение топочного объема и к. п. д. парогенератора.
Параметрами пара, или основными показателями, характеризую щими качество пара, вырабатываемого парогенератором, являются: для перегретого пара—давление и его температура, для насыщенного пара — давление и степень сухости.
Паропроизводительностью (D кг/с) называют количество пара,
вырабатываемого парогенератором в единицу времени. |
|
Удельный паросъем — это количество пара, снимаемое с |
1 м2 по |
верхности нагрева парогенератора в единицу времени: |
|
у = —D |
( 1) |
Н и |
|
где Яи — поверхность нагрева испарительных элементов парогене ратора, м2.
9
Удельный паросъем при номинальной нагрузке составляет: в вы
соконапряженных |
парогенераторах |
0,04 — 0,07 |
кг/(м2-с) |
f 150 — |
||||
250 |
кг/(м2-ч)1, |
в |
высоконапорных |
парогенераторах |
0,08 — |
|||
0,16 |
кг/(м2-с) [290—570 кг/(м2-ч)] |
и в |
прочих |
парогенераторах |
||||
0,03 |
— 0,04 кг/(м2-с) |
[100—150 |
кг/(м2-ч)]. |
|
|
|
||
Тепловым напряжением поверхности нагрева называется мощность |
||||||||
теплового потока, |
воспринимаемая 1 |
м3 поверхности нагрева: |
|
|||||
|
|
|
.. __0^ __ |
D 0 |
t’n- в) |
|
|
( 2) |
|
|
|
Уі!~ н ~ |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Теплонапряжением топочного объема называется мощность тепло
вого потока, выделяющаяся с 1 м3 топочного объема: |
|
Яѵ = |
(3) |
Для современных парогенераторов транспортного флота теплонапряжение топочного объема сравнительно невелико и составляет при номинальной нагрузке обычно (580—930) ІО3 Вт/м3 [(500—800) X X Ю3 ккал/(м3-ч) ], а для высоконапряженных парогенераторов специ альных судов (3,0 — 5,0) • 10е Вт/м3 [(2,6 — 4,3)- 10е ккал/(м3-ч)] и
более.
Коэффициентом полезного действия (к. п. д.) парогенератора на зывается отношение полезно использованного тепла ко всему теплу, введенному в топку топливом:
(4)
ßQS
Коэффициент полезного действия характеризует экономичность работы и для современных судовых парогенераторов с мазутным ото плением достигает 93—96%.
Классификация судовых парогенераторов. Судовые парогенераторы классифицируются по нескольким признакам:
по способу омывания газами труб и камер поверхностей нагрева —
огнетрубные, в которых газы движутся внутри труб и камер, а вода и пар омывают их снаружи; водотрубные, в которых наружные поверх ности труб омываются газами, а вода и пар движутся внутри труб; комбинированные, в которых часть труб омывается газами снаружи, а в другой части газы движутся внутри труб;
по виду циркуляции воды и пароводяной смеси — с естественной циркуляцией, у которых движение воды происходит за счет разности плотностей воды и пароводяной смеси; с принудительной циркуля цией, у которых движение воды по трубам создается насосом. Паро генераторы с принудительной циркуляцией в свою очередь подразде ляются на парогенераторы с многократной принудительной циркуля цией и прямоточные, у которых вода один раз проходит по трубам и испаряется;
по давлению пара — низкого давления (до 2,2 МН/м2), среднего давления (до 4 МН/м2), повышенного давления (до 6 МН/м2), высокого давления (выше 6 МН/м2);
10
по роду сжигаемого топлива — с угольным или мазутным отопле нием, на ядерном горючем;
по назначению — главные, вырабатывающие пар для главных дви гателей и вспомогательных механизмов; вспомогательные, вырабаты вающие пар только для вспомогательных механизмов и хозяйственно бытовых нужд.
Наибольшее применение на судах имеют водотрубные парогенера торы, которые классифицируются в основном по следующим призна
кам: |
количеству |
коллекторов — одно-, двух- и трехколлекторные; |
по |
||
по |
количеству |
протоков газов — двухпроточные, в которых газы, |
образующиеся в топке, расходятся в двух направлениях, а затем по ступают в общую дымовую трубу; однопроточные, в которых газы дви жутся только в одном направлении;
по симметрии относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось верхнего коллектора,— симметричные, имеющие одинако вые правую и левую стороны; асимметричные, имеющие различные стороны;
по расположению пароперегревателя — с вертикальными внешними или внутренними пароперегревателями, с горизонтальными паропе регревателями, с отдельной топкой для пароперегревателя;
по углу наклона испарительных труб — вертикальные, у которых трубы расположены либо вертикально, либо с наклоном 20—50° к го ризонтали; горизонтальные, у которых трубы наклонены к горизон тали под углом 15—20°.
§ 2. Огнетрубные парогенераторы
Огнетрубные парогенераторы по своей конструкции бывают обо ротными и пролетными. Общая компоновка их отдельных узлов оди накова, за исключением узла обратного тока газов в оборотных паро генераторах.
На рис. 3 показан общий вид оборотного парогенератора сварной конструкции на мазутном отоплении. Основными его элементами яв ляются цилиндрическая бочка 3, переднее 11 и заднее 6 днища, жаро вые трубы 2, огневые камеры 5, дымогарные трубы 16, длинные 9 и короткие 7 связи, потолочные скобы 8, коллекторы 14 и трубы 15 па роперегревателя, воздухоподогреватель 12, сепарирующее устройство 10, дымовая коробка 13. В передней и задней частях жаровой трубы выложены из огнеупорного кирпича кольца 1 и 4, которые защищают соединительные швы от непосредственного воздействия пламени. На топочном фронте жаровой трубы расположены форсунка 17 и воздухо направляющее устройство 18.
Оборотные парогенераторы обладают рядом достоинств, благодаря которым их устанавливали на судах на протяжении более ста лет. К числу основных достоинств относятся: большая аккумулирующая способность, обеспечивающая малые изменения давления пара и уровня воды при резких изменениях нагрузки; относительно малая чувствительность к качеству питательной воды, так как основная no
il
верхность |
нагрева, образованная дымогарными |
трубами, работает |
|
в области невысоких температур |
газов (700—350° С); сравнительно |
||
большое |
паровое пространство, |
обеспечивающее |
невысокую интен- |
Рис. 4. Судовой пролетный парогенератор
сивность парообразования и влажность пара не более 1 %; простота обслуживания, долговечность и надежность в работе.
К недостаткам оборотных парогенераторов относятся: невозмож ность применения их для давлений более 1,6 МН/м2 и паропроизводи-
тельность более 1,5 кг/с, низкий к. п. д., большие масса и габариты, жесткость конструкции, слабая циркуляция, относительно большая трудоемкость изготовления и ремонта. Отмеченные недостатки нахо дятся в противоречии с современными требованиями к судовым паро генераторам, и поэтому оборотные парогенераторы не могут конкури ровать с более легкими и экономичными водотрубными, которые окон чательно их вытеснили на всех современных судах морского транс портного флота.
Огнетрубные парогенераторы, у которых газы движутся только в одном направлении, относятся к пролетным (рис. 4). Они имеют меньший диаметр и большую длину, чем оборотные.
Пролетный парогенератор имеет те же конструктивные особенности, достоинства и недостатки, что и оборотный парогенератор, и не яв ляется перспективным.
§3. Водотрубные парогенераторы
сестественной циркуляцией
Основные схемы вертикальных водотрубных парогенераторов изо бражены на рис. 5.
Схема I — двухпроточный симметричный парогенератор с внеш ними вертикальными пароперегревателями. Внешний пароперегре ватель удобен для осмотра, ремонта и осушения, но не обеспечивает высокого перегрева пара и, кроме того, придает парогенератору гро моздкость.
Схема I I — двухпроточный симметричный парогенератор с внут ренними горизонтальными пароперегревателями. Внутреннее рас положение парогенераторов обеспечивает высокую температуру пе регрева, способствует надежности циркуляции, но создает неудобство для ремонта и осушения пароперегревателя.
Схема III — двухпроточный парогенератор с двумя топками, сред ним экраном и внешними вертикальными пароперегревателями. Топка парогенератора разделена на две части продольным двухсветным эк раном, благодаря которому значительно увеличивается лучевоспринимающая поверхность нагрева.
Схемы IV—VII — различные типы двухпроточных асимметричных парогенераторов. Компоновка асимметричных парогенераторов дает возможность поддерживать постоянную температуру перегретого пара путем регулирования количества газа в дымоходах парогенератора.
Схемы V III—XI — однопроточные парогенераторы, наиболее рас пространенные на судах. Однопроточный экранированный парогенера тор позволяет получать достаточно высокий перегрев пара при нали чии только одного пароперегревателя, так как весь поток газов про пускается через него. Такой парогенератор имеет большой топочный объем, меньшие габарит и массу, а также высокий удельный паросъем.
На схеме XI изображен однопроточный парогенератор с отдельной топкой для пароперегревателя, который дает возможность регулиро вать температуру перегретого пара и получать высокий перегрев при относительно малых массе и габарите. Недостаток такого паропере
13
гревателя заключается в том, что он работает в тяжелых условиях и менее надежен, чем конвективный. Кроме того, применение второй топки для пароперегревателя усложняет конструкцию и эксплуата цию парогенератора.
Рассмотрим основные конструкции вертикальных водотрубных парогенераторов. На рис. 6 изображен двухпроточный асимметричный
Рис. 5. Схемы вертикальных водотрубных парогенераторов
высоконапряженный парогенератор. Он состоит из пароводяного кол лектора, соединенного двумя пучками труб с водяными коллекторами. Стороны парогенератора работают неодинаково: правая имеет малый пучок испарительных труб из 6— 12 рядов, за которым расположен пароперегреватель, а левая включает в себя только большой пучок испарительных труб из 15—20 рядов.
При таком расположении пароперегревателя нельзя обеспечить высокий перегрев, так как через пароперегреватель протекает пар от всего парогенератора, а тепло на перегрев отдается только частью газов. Кроме того, пароперегреватель расположен в области низких температур газов, поэтому высокий перегрев можно получить только
14
при значительном увеличении поверхности нагрева или приближении пароперегревателя к топке путем уменьшения числа рядов правого пучка, а это, в свою очередь, снижает надежность циркуляции в пучке.
Более высокий перегрев можно получить при внутреннем располо жении пароперегревателя (см. схемы V и VI на рис. 5).
Асимметричные двухпроточные высоконапряженные парогенера торы обычно изготовляют на паропроизводительность 22—28 кг/с и
температуру перегретого пара до 380—400° С, а слабонапряженные парогенераторы — на паропроизводительность 4,4 — 6,0 кг/с. К не достаткам двухпроточных парогенераторов следует отнести невысокую интенсивность теплообмена, объясняемую малой скоростью газов из-за двухпроточности газоходов парогенератора и плохой омываемости пучков газами.
Дальнейшее развитие водотрубных парогенераторов привело к по явлению и широкому распространению на судах однопроточных вер тикальных парогенераторов, конструктивная компоновка которых является основной для современных судов. Характерные для верти
15
кальных однопроточных парогенераторов изогнутые водогрейные и экранные трубки создают большую эластичность конструкции. Кол лекторы этих парогенераторов, как правило, вынесены из газоходов и не подвергаются интенсивному нагреванию, что позволяет создавать парогенераторы, рассчитанные на высокие параметры пара и высокое
тепловое напряжение поверхности нагрева. Конвективный пучок труб располагается только с одной стороны. С противоположной сто роны размещается боковой экран. Часто экранные поверхности на грева размещаются также на стенке заднего фронта парогенератора
реже экранируется передний фронт. Такие экраны называются фрон товыми.
На рис. 7 изображен однопроточный высоконапряженный пароге нератор с внешним вертикальным пароперегревателем. Испаритель ный контур состоит из пароводяного коллектора, соединенного кон
16