- •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
1.2. Классификация и основные характеристики паровых котлов
Судовые паровые котлы классифицируют по следующим признакам:
по назначению – главные (ГК) и вспомогательные (ВК). Главные паровые котлы обеспечивают паром ГТЗА, приводящий в действие гребной винт, и некоторые вспомогательные потребители. Вспомогательные паровые котлы служат для подачи пара в турбогенераторы, испарительные установки, к грузовым и палубным механизмам во время стоянки судна, а также для обеспечения бытовых нужд, пуска судовой энергетической установки из холодного состояния. Эти котлы применяются, как правило, на теплоходах. К вспомогательным относятся и утилизационные котлы (УК), которые используют теплоту отходящих газов главных двигателей во время движения судна. Пар от них поступает к вспомогательным потребителям, а также расходуется на бытовые и производственные нужды;
по конструкции – водотрубные и огнетрубные. В водотрубных паровых котлах вода и пароводяная смесь движутся внутри труб, которые снаружи омываются горячими дымовыми газами (Рис. 1.4, а). В огнетрубных (газотрубных) паровых котлах, наоборот, дымовые газы перемещаются по трубам, а вода омывает их с наружной стороны (Рис. 1.4, б);
по принципу движения воды и пароводяной смеси – с естественной или принудительной циркуляцией. Естественная циркуляция (Рис. 1.4, а, б), то есть движение воды и пароводяной смеси по замкнутому контуру, происходит естественным путем – только за счет разности веса воды в опускных и пароводяной смеси в подъемных трубах котла. Принудительная циркуляция (Рис. 1.4, в) воды и пароводяной смеси создается в паровых котлах специальным насосом. В настоящее время на судах главные и вспомогательные котлы выполняются водотрубными с естественной циркуляцией, а утилизационные – с принудительной циркуляцией;
по давлению в топке – водотрубные с вентиляторным дутьем и с наддувом. В котлах с вентиляторным дутьем топливо сжигается в топке при давлении, примерно равном атмосферному. В котлах с наддувом давление в топке может быть значительно больше атмосферного. Воздух в топку котла с наддувом подается компрессором турбонаддувочного агрегата (ТНА).
Рис. 1.4. Компоновочные схемы котлов: а – водотрубного; б – огнетрубного; в – с принудительным током воды |
Приведенную классификацию нельзя считать полной: в ней учтены только основные особенности котлов. Для характеристики котлов используется ряд показателей, основные из них: паропроизводительность D – количество производимого пара в единицу времени, кг/с; рабочее давление пара – избыточное давление в пароводяном коллекторе котла с естественной и принудительной циркуляцией или избыточное давление пара на выходе из пароперегревателя в прямоточном котле, МПа; температура перегретого пара на выходе из котла, °С; температура питательной воды , поступающей в котел, °С; расход топлива В или количество топлива, сжигаемого в котле в единицу времени, кг/с.
Степень совершенства конструкции котла характеризуют такие показатели: коэффициент полезного действия (к. п. д.); мощность, выделившаяся при сгорании топлива в единице объема топки, Вт/м3 ; плотность теплового потока на поверхности нагрева , Вт/м2 (количество теплоты, воспринятой в единицу времени единицей площади поверхности нагрева котла); относительная масса котла без воды – отношение сухой массы котла к его производительности (кг∙с)/кг; относительная масса котла с водой при температуре 20°С, залитой до рабочего уровня , (кг∙с)/кг; относительный объем котла – отношение объема всего котла к его производительности , (м3∙с)/кг.