Учебная работа. Образование пара в паровых котлах

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Образование пара в паровых котлах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ российской ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Новосибирский государственный технический
университет»

РЕФЕРАТ

на тему  «Принцип
образования пара в паровых котлах»

по дисциплине
«Введение в направление»

Проверил:                                                           Выполнил:

проф. Щинников П.А.                                       студент
     Сабанов П.Н.

                                                                           группа        ТЭ-61

Отметка о защите

________________

Новосибирск, 2010

Введение

Для
превращения химической энергии топлива в тепловую служит комплекс устройств,
называемых котельной установкой.

Котельные
установки в зависимости от требований и вида потребителей могут производить пар
для нужд промышленного предприятия и служить для получения горячей воды.
Котельные установки, предназначенные для снабжения паром предприятий, принято
называть производственными котельными; в случае, когда котельная вырабатывает
пар и нагревает воду или нагревает воду для предприятия и нужд отопления, её
называют производственно-отопительной, и когда котельная установка сооружается
лишь для потребностей отопления и горячего водоснабжения, её называют
отопительной.

Устройство,
имеющее топку для сжигания топлива, обогреваемое продуктами горения топлива,
предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного и
используемого вне самого устройства, называют паровым котлом.

Для
образования пара или нагрева воды, в котельной установке необходимо подать
некоторое количество топлива и окислителя (воздуха); обеспечить сжигание
топлива и отдачу теплоты от продуктов сгорания рабочему телу и удаление
продуктов сгорания топлива; подать рабочее тело – воду, сжатую до необходимого
давления, нагреть эту воду до требуемой температуры или превратить её в пар,
отделить влагу из пара, а иногда и перегреть пар, обеспечив надежную работу
всех элементов установки.

Процесс
парообразования является одним из самых сложных процессов, которые реализованы
в котле. От этого процесса во многом зависит не только качество пара, но и надежность
работы котла в целом.

Основная
часть.

По
способу организации движения рабочего тела различают паровые котлы с
естественной циркуляцией и прямоточные.  процесс образования пара в паровом
котле удобно рассмотреть на примере котла с естественной циркуляцией.

движение
теплоносителя возникает из-за разности плотностей теплоносителя в обогреваемой
и необогреваемой частях контура. Уменьшение плотности теплоносителя в подъёмной
части контура по сравнению с его плотностью в опускных трубах возникает за счет
обогрева. При дальнейшем нагреве теплоносителя часть его превращается в пар. Плотность
пароводяной смеси значительно меньше плотности исходного теплоносителя, что ещё
более интенсифицирует движение в контуре.

Кроме
того, пузырьки пара всегда легче жидкости, и поэтому они стремятся занять
верхнее положение, поднимаются и увлекают за собой нагреваемую жидкость.

На
упрощенной схеме контура с естественной циркуляцией теплоносителя показано как,
питательная вода, (вода, подводится к котлу)  поступает в барабан 1. Барабан
служит для разделения пароводяной смеси на пар и воду, и смешивается с
находящейся внутри барабана котловой водой. При этом питательная вода
нагревается, но температура воды, поступающей в опускные трубы 2, будет немного
ниже температуры насыщения, соответствующей давлению в барабане. Вода, дойдя до
нижнего коллектора 3, распределяется по обогреваемым экранным трубам 4, сечение
которых в несколько раз больше сечения опускных труб. До момента закипания –
точки  начала парообразования – вода только подогревается. Затем начинается
процесс образования пара на стенках обогреваемых труб. Отрывающиеся от стенки
пузырьки сначала небольшого объёма (рис. 1 — а), поднимаясь вверх, соединяются,
образуют так называемый снарядный поток (рис. 1 — б); затем отдельные
пузыри-снаряды сливаются, образуя в центре труб стержень (рис. 1 — в) и
оставляя на стенках обогреваемых труб слой воды, насыщенный солями. Если
достигается предельная концентрация для каких-либо солей или их смесей, то они
будут выпадать, образуя на стенках отложения.

Поскольку
парообразование связано с увеличением объема, скорость пароводяной смеси
возрастает и с некоторого момента пленка воды будет срываться со стенок труб в
виде капель, которые за счет турбулентности потока распределяются по всему
объему (рис. 1 -г). При таком характере движения пароводяной смеси температура
металла труб будет зависеть от количества капель жидкости, попадающих и
испаряющихся на стенке. Температура металла может стать значительной по
достижении определенной степени сухости пара, при низких его скоростях и
высоких тепловых нагрузках.

1

 

Из
труб 4 пароводяная смесь поступает в верхний коллектор 5 и по отводящим трубам
6 направляется в барабан. Отделившаяся в барабане 1 вода смешивается с
подаваемой питательной водой и снова поступает в опускные трубы 2, а пар
отводится из барабана к потребителю или через пароперегреватель. [2] На рисунке
1 – д изображено образование пара при горизонтальном расположении труб.

Принцип
образования пара в прямоточных котлах схож с котлами с естественной
циркуляцией. Движение жидкости по трубам осуществляется за счет напора
питательного насоса. Прямоточные котлы отличаются тем, что рабочее тело в
контуре полностью превращается в пар.

Требования
к пару.

Качество
выдаваемого пара связано  с работой его паросепарационных устройств.

Для
того, чтобы обеспечить высокое качество перегретого  пара, требования
предъявляемые к питательной воде (вода, подаваемая в котел) должны дополняться
качествами, предъявляемые к котловой воде

(вода,
которая циркулирует внутри котла) как непосредственного источника загрязнения
пара. [1] В котлах с естественной циркуляцией сепарация пара происходит в
барабане котла. Сепарация пара – это уменьшение влажности пара, т.е. отделение
влаги от пара. Она проводится для того, чтобы уменьшить количество примесей,
которые в последствие откладывается на разных элементах энергоустановки. В
прямоточных котлах происходит полное упаривание воды, поэтому к качеству
питательной воды предъявляют более жесткие требования, так как она,
превратившись в пар, сохраняет  в себе  примеси содержащиеся в воде.

В
условиях неправильной работы поверхностей нагрева (труб, которых происходит
парообразование рис, а — в) возможно образование больших объёмов сорванной
пленки пограничного слоя, рис.2, что приводит к разрушению («пережогу») стенки
трубы.

Рис.
2. Механизм образования «пережога» труб.

 

а)

 

в)

 

б)

 

Заключение.

В данной
работе, рассмотрен процесс образования пара, который представляет собой сложный
технологический процесс, в котором нужно предусмотреть не только параметры пара
(давление и температура), на которые проектируются котел, но и качество пара.
Рассмотрены образование пара в контурах с естественной циркуляцией и метод
очистки пара от примесей, в виде сепарации.

1.
Ковалев
А. П. Парогенераторы: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1985.- 376 с.

2.
Роддатис
К. Ф. котельные установки: учебник для вузов.- М.: «Энергия», 1977.

Учебная работа. Образование пара в паровых котлах