- •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.