Принцип образования пара в паровых котлах

Принцип образования пара в паровых котлах

Егунов.А.А.(студ.гр.ТГВбд-21)

руковод. Орлов.М.Е. (к.т.н.,доцент)

       Для превращения химической энергии топлива в тепловую служит комплекс устройств, называемых котельной установкой. Котельные установки в зависимости от требований и вида потребителей могут производить пар для нужд промышленного предприятия и служить для получения горячей воды. Котельные установки, предназначенные для снабжения паром предприятий, принято называть производственными котельными; в случае, когда котельная вырабатывает пар и нагревает воду или нагревает воду для предприятия и нужд отопления, её называют производственно-отопительной, и когда котельная установка сооружается лишь для потребностей отопления и горячего водоснабжения, её называют отопительной. Устройство, имеющее топку для сжигания топлива, обогреваемое продуктами горения топлива, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного и используемого вне самого устройства, называют паровым котлом. Для образования пара или нагрева воды, в котельной установке необходимо подать некоторое количество топлива и окислителя (воздуха); обеспечить сжигание топлива и отдачу теплоты от продуктов сгорания рабочему телу и удаление продуктов сгорания топлива; подать рабочее тело – воду, сжатую до необходимого давления, нагреть эту воду до требуемой температуры или превратить её в пар, отделить влагу из пара, а иногда и перегреть пар, обеспечив надежную работу всех элементов установки. Процесс парообразования является одним из самых сложных процессов, которые реализованы в котле. От этого процесса во многом зависит не только качество пара, но и надежность работы котла в целом. По способу организации движения рабочего тела различают паровые котлы с естественной циркуляцией и прямоточные. Процесс образования пара в паровом котле удобно рассмотреть на примере котла с естественной циркуляцией. Естественной циркуляцией называется движение теплоносителя по замкнутому контуру, состоящему из обогреваемых и необогреваемых труб и коллекторов. Движение теплоносителя возникает из-за разности плотностей теплоносителя в обогреваемой и необогреваемой частях контура. Уменьшение плотности теплоносителя в подъёмной части контура по сравнению с его плотностью в опускных трубах возникает за счет обогрева. При дальнейшем нагреве теплоносителя часть его превращается в пар. Плотность пароводяной смеси значительно меньше плотности исходного теплоносителя, что ещё более интенсифицирует движение в контуре.Кроме того, пузырьки пара всегда легче жидкости, и поэтому они стремятся занять верхнее положение, поднимаются и увлекают за собой нагреваемую жидкость. Поскольку парообразование связано с увеличением объёма, скорость пароводяной смеси возрастает и с некоторого момента пленка воды будет срываться со стенок труб в виде капель, которые за счет турбулентности потока распределяются по всему объёму. При таком характере движения пароводяной смеси температура металла труб будет зависеть от количества капель жидкости, попадающих и испаряющихся на стенке. Температура металла может стать значительной по достижении определенной степени сухости пара, при низких его скоростях и высоких тепловых нагрузках. Принцип образования пара в прямоточных котлах схож с котлами с естественной циркуляцией. Движение жидкости по трубам осуществляется за счет напора питательного насоса. Прямоточные котлы отличаются тем, что рабочее тело в контуре полностью превращается в пар.Требования к пару.Качество выдаваемого пара связано с работой его паросепарационных устройств.Для того, чтобы обеспечить высокое качество перегретого пара, требования предъявляемые к питательной воде (вода, подаваемая в котел) должны дополняться качествами, предъявляемые к котловой воде (вода, которая циркулирует внутри котла) как непосредственного источника загрязнения пара. В котлах с естественной циркуляцией сепарация пара происходит в барабане котла. Сепарация пара – это уменьшение влажности пара, т.е. отделение влаги от пара. Она проводится для того, чтобы уменьшить количество примесей, которые в последствие откладывается на разных элементах энергоустановки. В прямоточных котлах происходит полное упаривание воды, поэтому к качеству питательной воды предъявляют более жесткие требования, так как она, превратившись в пар, сохраняет в себе примеси содержащиеся в воде.В условиях неправильной работы поверхностей возможно образование больших объёмов сорванной пленки пограничного слоя, что приводит к разрушению («пережогу») стенки трубы. В данной работе, рассмотрен процесс образования пара, который представляет собой сложный технологический процесс, в котором нужно предусмотреть не только параметры пара (давление и температура), на которые проектируются котел, но и качество пара. Рассмотрены образование пара в контурах с естественной циркуляцией и метод очистки пара от примесей, в виде сепарации.

Список литературы:

1.Ковалев  А.П. Парогенераторы: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат,1985.- 376 с.

2.Роддатис  К.Ф. Котельные установки: учебник  для вузов.- М.: «Энергия», 1977.