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

подпись: необогреваемое
 
а

? 1

О Ю ‘чО ‘чО ‘чО

подпись: ? 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 о» о» о» о» о о )о )о )о )о

1111 / / / /

подпись: 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:

Н

Л

¥ =

К

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

Интенсивное парообразование из-за большой доли теплоты, получаемой от излучения факела и конвективного теплообмена. Поэтому для этих рядов труб существует опасность перегрева и пожога металла. А использование шахматного размещения прореженного пучка позволяет ограничить восприятие лучистого тепла топки несколькими первыми рядами труб и лучше турбулизирует поток газов для теплоотдачи в следующих за ними рядах труб конвективного пучка.

 

Конвективные поверхности нагрева

 

Парообразующие поверхности нагрева котлов

Ваш отзыв

Рубрика: Судовые паропроизводящие установки

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *