МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство по образованию
Новосибирский государственный технический университет
РЕФЕРАТ
на тему «Принцип образования пара в паровых котлах»
Новосибирск, 2010
Введение
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.
Принцип образования пара в паровых котлах
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, рис. 1 [1].
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.
На упрощенной схеме контура с естественной циркуляцией теплоносителя показано как, питательная вода, (вода, подводится к котлу) поступает в барабан 1. Барабан служит для разделения пароводяной смеси на пар и воду, и смешивается с находящейся внутри барабана котловой водой. При этом питательная вода нагревается, но температура воды, поступающей в опускные трубы 2, будет немного ниже температуры насыщения, соответствующей давлению в барабане. Вода, дойдя до нижнего коллектора 3, распределяется по обогреваемым экранным трубам 4, сечение которых в несколько раз больше сечения опускных труб. До момента закипания – точки начала парообразования – вода только подогревается. Затем начинается процесс образования пара на стенках обогреваемых труб. Отрывающиеся от стенки пузырьки сначала небольшого объёма (рис. 1 - а), поднимаясь вверх, соединяются, образуют так называемый снарядный поток (рис. 1 - б); затем отдельные пузыри-снаряды сливаются, образуя в центре труб стержень (рис. 1 - в) и оставляя на стенках обогреваемых труб слой воды, насыщенный солями. Если достигается предельная концентрация для каких-либо солей или их смесей, то они будут выпадать, образуя на стенках отложения.
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 (рис. 1 -г). 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.
Рис. 1
Из труб 4 пароводяная смесь поступает в верхний коллектор 5 и по отводящим трубам 6 направляется в барабан. Отделившаяся в барабане 1 вода смешивается с подаваемой питательной водой и снова поступает в опускные трубы 2, а пар отводится из барабана к потребителю или через пароперегреватель. На рисунке 1 – д изображено образование пара при горизонтальном расположении труб.
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 нагрева (труб, которых происходит парообразование рис, а - в) возможно образование больших объёмов сорванной пленки пограничного слоя, рис. 2, что приводит к разрушению («пережогу») стенки трубы.
Рис. 2
Заключение
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.
Другие работы по теме:
Изобретение паровых турбин
Наряду с гидротурбинами, описанными в одной из предыдущих глав, огромное значение для энергетики и электрификации имело изобретение и распространение паровых турбин. Принцип их действия был подобен гидравлическим, с той, однако, разницей, что гидравлическую турбину приводила во вращение струя воды, а паровую – струя разогретого пара.
Основные операции паросилового цикла Ренкина
Установки паросилового термодинамического цикла. Технологическая схема паросиловой установки для производства электроэнергии. Процессы испарения жидкости при высоком давлении, расширения пара и его конденсации, увеличения давления до начального значения.
Тепловые явления: холод из угля
Получение из угля не жара, а, напротив, холода не является чем-то несбыточным: оно каждодневно осуществляется на заводах так называемого «Сухого льда». Уголь сжигается здесь в котлах, а образующийся дым очищается, при чём содержащийся в нём углекислый газ улавливается щелочным раствором. Выделяемый затем в чистом виде путём нагревания углекислый газ при последующем охлаждении и сжатии переводится в жидкое состояние под давлением 70 атмосфер.
Абсолютная и относительная влажность воздуха
Абсолютная и относительная влажность воздуха. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество влаги в виде паров. Влажность воздуха в помещениях с естественной вентиляцией обуславливается выделением влаги людьми и растениями в процессе дыхания, испарением бытовой влаги при приготовлении пищи, стирке и сушке белья, а также технологической влагой (в производственных помещениях) и влажностью ограждающих конструкций (в первый год эксплуатации зданий).
Проект теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)
Расчет тепловой нагрузки и построение графика. Предварительный выбор основного оборудования: паровых турбин и котлов. Суммарный расход сетевой воды на теплофикацию. Расчет тепловой схемы. Баланс пара. Анализ загрузки турбин и котлов, тепловой нагрузки.
Уравнение состояния
Статистика атмосферы и простейшее приложение. Уравнение состояние сухого воздуха и его использования для расчёта плотности воздуха. Виртуальная температура и запись уравнения влажного воздуха в компактной универсальной форме. Основные const термодинамики.
Проект теплоэлектроцентрали ТЭЦ
Министерство образования и науки Российской Федерации Иркутский Государственный Технический Университет Кафедра теплоэнергетики Пояснительная записка к курсовому проекту
Активная турбина со ступенями скорости
Рис. 1 Активная турбина с тремя ступенями давления Рис. 2 Активная турбина с двумя ступенями скорости Паровая турбина, первичный паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа — ротора и непрерывным рабочим процессом; служит для преобразования тепловой энергии пара водяного в механическую работу.
Клепочное соединение
Муниципальная средне образовательная Школа №15 класс 9 «а» РЕФЕРАТ На тему: Клепочное соединение Выполнил: Разумный Сергей Проверил: Куртекова Е .Г
Деаэрационная колонка
Конструкция и принцип действия. Деаэратор состоит из деаэраторной колонки и бака –аккумулятора. Рассмотренный в данном реферате деаэратор повышенного давления (6 атм).
Технические характеристики котла
Введение Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество тепла на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектроцентралями, промышленными и районными отопительными котельными.
Тепловые испытания паровых турбин и турбинного оборудования
Тепловые испытания паровых турбин и турбинного оборудования В последние годы по линии знергосбережения повысилось внимание к нормативам расходов топлива для предприятий, вырабатывающих тепло- и электроэнергию, поэтому для генерирующих предприятий фактические показатели экономичности теплоэнергетического оборудования приобретают важное значение.
Рассчитать основные размеры бражной колонны
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра органической химии и пищевой технологии
Источники и системы теплоснабжения
РАБОТА 1. ИЗУЧЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ПАРОВЫХ КОТЕЛЬНЫХ В ОТКРЫТОЙ И ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ I. Цель работы Изучение особенностей тепловых схем паровых котельных в составе СТО и СТЗ, которые обусловлены характером отпуска воды из тепловых сетей потребителям на горячее водоснабжение и соответствующей производительностью подпиточной установки.
Котельные установки 2
Содержание Введение 1 Общая часть 2 Специальная часть 2.1 Конструктивные характеристики теплогенератора и параметры теплоносителя 2.2 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Использование промышленных газов на металлургическом комбинате
Общая характеристика производства чугуна и стали. Физико-химические свойства получаемых и используемых газов. Некоторые физические явления при использовании промышленных газов и пара на Челябинском металлургическом комбинате. Физика в газовой сфере.
Расчёт цикла паротурбинной установки
Проведение расчета по обратимому циклу Ренкина параметров воды и пара (сухого, перегретого) в характерных точках цикла, их удельных расходов на выработку электроэнергии, количества подведенного, отведенного тепла, термического КПД паротурбинной установки.
Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Индекс для горячего теплоносителя и средняя движущая сила процесса нагревания. Расход теплоты с учетом потерь, объемные расходы этанола и пара. Определение максимального значения площади поверхности. Проверочный расчет теплообменника, запас поверхности.
Классификация современных паровых турбин
Паровая турбина является силовым двигателем, в котором потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения вала.
Основные принципы работы ТЭС
Электрическая станция – энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется прежде всего видом природной энергии.
Современные конденсационные паровые турбины
Паровая турбина как один из элементов паротурбинной установки. Типы паровых турбин, их предназначение для обеспечения потребителей тепла тепловой энергией. Паровая турбина и электрогенератор как составляющие турбоагрегата. Турбины конденсационного типа.
2. 2 Устройство и работа прибора
ДД11 предназначены для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров различных технологических процессов с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического выходного сигнала о перепаде давления, расходе жидкостей и газов, а также уровне жидкости
Паровые машины
Сила поршня. Двигатель Уатта. Вращательное движение. Преобразование энергии.
Вересковий мед
Автор: Роберт Льюіс Стівенсон. Из вереска напиток Забыт давным-давно, А был он слаще меда, Пьянее, чем вино. В котлах его варили И пили всей семьей Малютки-медовары
Научные проблемы корабельной энергетики
Первые достижения науки и техники в области транспортной энергетики были реализованы в начале XIXв. в паросиловых установках, которые совершенствовались в течение без малого двух столетий.
Гран-Пара-Мараньян
Связать Гран-Пара-Мараньян (иногда просто Гран-Пара; порт. Grгo-Parб) — одно из двух португальских капитанств в северной, экваториальной части колониальной Бразилии, а затем одна из провинций Бразильськой империи. В федеральной Бразилии была окончательно разделена на несколько штатов, крупнейших из которых - Амазонас со столицей в Манаусе.