Учебная работа. Принцип образования пара в паровых котлах

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

Принцип образования пара в паровых котлах

МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ российской ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное
агентство по образованию

Новосибирский
государственный технический университет

РЕФЕРАТ

на тему «Принцип
образования пара в паровых котлах»

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.

Принцип образования
пара в паровых котлах

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.

Естественной
циркуляцией называется движение теплоносителя по замкнутому контуру, состоящему
из обогреваемых и необогреваемых труб и коллекторов, рис. 1 [1].

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.

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. 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. 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.

а)

 

в)

 

б)

 

Рис. 2

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.

список литературы

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. Принцип образования пара в паровых котлах