Судовые паропроизводящие установки
Парообразующие поверхности нагрева котлов
Перенос тепла от факела и газов к котловой воде и пароводяной смеси производится через поверхности нагрева, расположенные на пути продуктов сгорания топлива. В процессе передачи тепла температура газов понижается от 1800 ^ 2000 0С в топке до 190 ^ 500 0С на выходе из котла. Перенос тепла в котле производится всеми существующими способами теплообмена - теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Перенос тепла производится в парообразующих поверхностях с помощью явлений теплопроводности, конвекции и излучения. Причем
З
Топки стационарных котлов имеют большие объемы (300 ^ 350 м, часто
З
До 900 м ), и небольшие скорости движения газов (2 ^ 5 м/с). В этих условиях основная часть тепла передается излучением, и небольшая доля - конвекцией. Топки судовых и особенно корабельных котлов имеют малые
33
Объемы (10 ^ 12 м, иногда до 0,5 м и меньше) и больШиЕ скорости движения газов (до 30 ^ 40 м/с и больше). При таких условиях соотношение между теплом, переданным воде излучением и конвекцией меняется; возрастает доля конвективного теплообмена и снижается доля тепла, переданного излучением.
Парообразующими (испарительными) называют такие поверхности нагрева котла, в которых за счет теплоты сгорания топлива происходит превращение котловой воды в пар. В зависимости от того, какой способ передачи тепла в данной поверхности нагрева является доминирующим, различают экранные и конвективные парообразующие поверхности нагрева.
Лучевоспринимающие (экранные) поверхности нагрева
К экранным поверхностям нагрева относят трубы, непосредственно ограничивающие топочное пространство и освещенные факелом. В экранах основное количество теплоты (80 ^ 90 %), передаваемое воде, составляет теплота излучения факела, и только 10 ^ 20 % передаваемой теплоты приходится на конвективный теплообмен. По этой причине экранные поверхности нагрева называют также лучевоспринимающими или радиационными. Общая лучевоспринимающая поверхность нагрева делится на поверхность экрана и поверхность притопочного пучка.
Экраны выполняются в один ряд, реже в два ряда, как правило без зазора между трубами. Пространство, находящееся за экранными трубами является необогреваемым, поэтому за экраном обычно размещают один или несколько рядов опускных труб большого диаметра. В некоторых котлах с целью лучшего использования теплоты излучения факела топки
Поток продуктов сгорания
*
|
Необогреваемое А |
|
? 1 О Ю 'чО 'чО 'чО |
* * *
О) о) о) о) , , , , о(о;о;о;о о» о» о» о» о о )о )о )о )о
|
1111 / / / / |
О' О) О) О) 1111 / / / /
"-г
Б
Рис. 21. Строение экранных и конвективных поверхностей нагрева паровых котлов: а - схема однорядного и двухрядного экранов;
Б - шахматное расположение труб конвективной поверхности нагрева; в - коридорное расположение труб конвективной поверхности нагрева.
Почти полностью экранируются лучевоспринимающих поверхностей нагрева.
Отношение площади лучевоспринимающей поверхности к площади поверхности стенок всей топки называют степенью экранирования топки:
Л
¥ =
СТ
В топках различных конструкций эта величина может меняться в широких пределах: от 0,85 ^ 0,95 в прямоточных котлах, до 0,6 ^ 0,75 в котлах с естественной циркуляцией с неэкранированными фронтами.
°о0о0о0о0о°о0
Рооооооооооооооооооооооооооооооос|
1111111111" излучение факела
11111111111 О О О О О О О О ооооооооооо о о с о о о о с о о оооо о ооооооооооо оооооооооооооооо ооооооооооооооо о оооооооооооооооо оооооооооооооооо
Оооооооооооооооо
Конвективное тепло
В состав лучевоспринимающей поверхности котла входят обычно и 3 + 4 первых освещенных ряда конвективного парообразующего пучка, расположенного со стороны газохода напротив экрана. Первые ряды труб конвективного испарительного пучка в высокофорсированных котлах выполняются, как правило, прореженными, шахматного строения, и трубами большего диаметра. Использование труб большого диаметра для первых рядов обусловлено тем, что в них происходит наиболее
|
Следующими за лучевоспринимающими поверхностями по ходу газа располагаются конвективные парообразующие пучки труб. Они состоят из труб небольшого диаметра и могут быть по строению шахматного и коридорного типов. Каждый тип строения Конвективного пучка имеет свои преимущества и недостатки. Шахматный пучок вызывает большую турбулизацию обтекаемого потока, и соответственно лучший теплообмен, но оказывает большое аэродинамическое сопротивление движущимся газам. Поэтому при компоновке Поверхностей нагрева принимают во внимание не только теплоотдачу, но и аэродинамическое сопротивление пучка труб, прочность коллекторов, в которых эти трубы крепятся, удобство наружного осмотра и чистки. В этом отношении имеют преимущество коридорные пучки. |
|
О |
|
О |
|
О о |
|
О о о е |
|
О |
|
О |
|
О е |
|
Шахматный пучок труб |
|
(О) о е |
|
О о о е |
|
Коридорный пучок труб |
|
|
|
|
 |
|
|
|
