
- •Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок
- •Судовые паровые котлы
- •Введение
- •Предисловие
- •Глава 1. Назначение, принцип действия и устройство судовых паровых котлов
- •1.1. Назначение, принцип действия и место парового котла в составе судовой энергетической установки
- •1.2. Классификация и основные характеристики паровых котлов
- •1.3. Общее устройство котлов
- •Глава 2. Топливо и продукты сгорания
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Состав и рабочая масса топлива
- •2.3. Теплота сгорания топлива
- •2.4. Характеристики жидкого топлива
- •2.5. Прием, хранение и сжигание топлива
- •2.6. Общие сведения о горении топлива
- •2.7. Теоретически необходимое количество воздуха для горения топлива
- •2.8. Расчет объемов продуктов сгорания топлива
- •2.9. Энтальпия продуктов сгорания
- •2.10. Организация топочного процесса
- •2.11. Принцип действия и конструкции форсунок и воздухонаправляющих устройств
- •2.12. Дистанционное управление топочным устройством
- •Глава 3. Эффективность использования теплоты топлива и основы теплового расчета парового котла
- •3.1. Тепловой баланс парового котла
- •3.2. Полезно используемая теплота и к. П. Д. Парового котла
- •3.3. Тепловые потери
- •3.4. Теплообмен в паровом котле
- •3.5. Пример теплового расчета вспомогательного парового котла
- •Последовательность выполнения теплового расчета вспомогательного котла
- •Средние изобарные объемные теплоемкости воздуха и газов
- •К определению энтальпии продуктов сгорания
- •Глава 4. Основы аэро- и гидродинамики паровых котлов
- •4.1. Аэродинамика потока в газовоздушном тракте
- •4.2. Определение аэродинамических сопротивлений при движении воздуха и газов
- •4.3. Определение мощности котельного вентилятора
- •4.4. Естественная циркуляция
- •4.5. Основы и методика расчета циркуляции
- •4.6. Показатели надежности циркуляции
- •Глава 5. Водный режим паровых котлов
- •5.1. Водоподготовка
- •Показатели качества воды для судовых паровых котлов
- •5.2. Методы предотвращения накипеобразования и коррозии
- •Глава 6. Материалы и основы расчета прочности паровых котлов
- •6.1. Выбор материала котлов
- •6.2. Расчет прочности основных элементов парового котла
- •Глава 7. Конструкция основных элементов паровых котлов
- •7.1. Корпус парового котла
- •7.2. Пароперегреватели, экономайзеры, пароохладители, воздухоподогреватели, сажеобдувочные устройства
- •7.3. Каркас, обшивка, опоры парового котла
- •7.4. Арматура и контрольно-измерительные приборы
- •Глава 8. Теплотехнические испытания и обслуживание паровых котлов
- •8.1. Цель и виды теплотехнических испытаний
- •8.2. Обслуживание паровых котлов
- •8.3. Основные неисправности и средства защиты паровых котлов
- •8.4. Техника безопасности при обслуживании паровых котлов
- •Библиографический список
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Судовые паровые котлы
4.5. Основы и методика расчета циркуляции
Целью
расчета естественной циркуляции является
определение количественных
характеристик циркуляции: скорости ш0
и
кратности циркуляции
и
,
а также недогрева до кипения
.
Если полученные расчетом значения
,
и
удовлетворяют рекомендациям, выработанным
практикой, то можно определить истинную
площадь проходного сечения опускных
труб для прохода в них воды в количестве
при
.
Расчет циркуляции выполняют для котла готовой конструкции после завершения теплового расчета.
На
примере простейшего контура циркуляции,
состоящего из одного ряда подъемных и
одного ряда опускных труб (см. рис. 4.4),
рассмотрим основной принцип расчета.
Его выполняют методом последовательных
приближений. В ходе расчета решаются
два уравнения: основное уравнение
циркуляции
и уравнение материального баланса
.
Основное
уравнение циркуляции решается
графоаналитическим методом. Для
этого задают три значения кратности
циркуляции в контуре
и по формуле
определяют три значения расхода воды
в опускных трубах. Здесь расход пара,
или паропроизводительность,
,
где
Q
–
тепловосприятие обогреваемого подъемного
ряда;
–
скрытая теплота парообразования при
дaвлeнии в котле.
По
уравнению (4.26), зная
находят три значения недогрева воды до
кипения в верхнем барабане
.
|
Рис. 4.5. Гидравлические характеристики подъемных (а),
опускных (б) труб и графическое решение уравнений
циркуляции применительно к однорядному контуру (в)
Для
каждого
определяют скорость воды в опускных
трубах
,
где
– принятая площадь сечения опускных
труб. Пользуясь уравнением (4.22), находят
гидравлическое сопротивление в опускных
трубах
и строят графическую зависимость
,
которая называется гидравлической
характеристикой опускных труб
(Рис.
4.5, б).
Затем
определяют три значения скорости
циркуляции
,
где
– расход воды в трубах обогреваемого
подъемного ряда;
– площадь сечения труб подъемного ряда.
Далее по уравнению (4.22) вычисляют три
значения гидравлического сопротивления
в подъемных трубах
или
.
При этом учитывается наличие пара в
потоке и его влияние на
.
Теперь
можно определить три значения движущего
напора
.
Высота паросодержащей части труб
подъемного ряда
снимается с чертежа, если известна
высота эконо-майзерного участка
.Величины
и
определяют по специальным методикам
в зависимости от известных
и
(или
).
В конце
расчета находят три значения полезного
напора
и строят график зависимости
,
который называется циркуляционной
характеристикой подъемных труб
(Рис.
4.5, а).
Эта характеристика имеет падающий
характер, так как с ростом
количество пара, производимого в
подъемных трубах при постоянном их
обогреве, уменьшается, а следовательно,
уменьшается и высота паросодержащей
части труб
,
увеличивается
плотность смеси
и снижается движущий напор
.
Хотя
с уменьшением паропроизводительности
тоже уменьшается, однако
снижается сильнее, чем
,
и значение
с
увеличением
уменьшается.
Для
решения основного уравнения циркуляции
и уравнения материального баланса надо
совместить графики, изображенные на
рис. 4.5, а
и 4.5, б
(см. рис. 4.5, в).
Тогда в точке пересечения М
кривых
и
,
называемой рабочей точкой, выполняются
необходимые условия:
и
.
Расчет окончен.
По
этим данным можно определить кратность
циркуляции ,
скорость
циркуляции
и расчетную площадь сечения опускных
труб
,
необходимую для пропуска воды
при
.
В
котлах имеется несколько подъемных
рядов, замыкающихся на единый
необогреваемый опуск. Это не меняет
существа расчета. Вначале рассчитывают
каждый подъемный ряд (как это делалось
выше), а потом объединяют данные и строят
единую циркуляционную характеристику
всех подъемных труб .
Ее пересечение с кривой
определяет
единую рабочую точку М
для
многорядного контура циркуляции.
При этом создается возможность рассчитать
значения К
и
для каждого подъемного ряда.