Условия надежной работы элементов котла.

Для надежной раб. котла необх. непрерывный отвод теплоты от поверхностей нагрева и поддержание t-ры металла в допустимых пределах при всех возможных режимах раб. котла. t-ра стенки поверхности нагрева,°С: t_ст =t_рт + βμq_т[(2·δ_ст/λ_ст(1+β))+1/α₂], где t_рт – t-ра раб. тела в данной поверхности нагрева,°С; q_т-тепловой поток от греющей среды к рабочему телу, Вт/м²; δ_ст,λ_ст -толщина и теплопроводность стенки, м и Вт/(м·К); α₂ –коэф-т теплоотдачи от стенки трубы к раб.телу, Вт/(м²·К); β- отношение наружного диаметра к внутреннему; µ-коэф-т растечки теплоты по сечению трубы, вызываемой неравномерностью ее обогрева по периметру. Для углеродистой стали марки 20 предельно допустимая t-ра стенки 450°С. Для стали 12Х1МФ- 585°С, а стали1Х18Н12Т- 640°С. Из ф-лы следует, что при данных значениях t_рт , δ_ст, λ_ст, β t-ра стенки зависит от уд.тепловой нагрузки и коэфф-та теплоотдачи от стенки к раб.телу. ↑ тепловой нагрузки приводит к ↓ площади, поверхности нагрева и поэтому всегда целесообразно. Т.о., для поддержания приемлемой t-ры стенки необходимо стремиться к ↑ α₂, кот. в осн. зависит от скорости потока раб.тела.

В экономайзерах и ПП-лях это обеспечивают устойчивые движения потока воды и пара при соответ.скорости за счет напора создаваемого циркуляц-ми насосами. В парообразующих поверхностях докритического Р-ния отвод теплоты достигается непрерывным смачиванием поверхности нагрева водой и отвода от неё образующегося пара. При сверхкритич. Р-нии в зоне фазового перехода, надежная работа обеспечивается умеренным обогревом и соответствующим выбором скорости потока. Движение пароводяной смеси, а следовательно и охлаждение экранных труб в топках паровых котлов различных сис-м организуется по разному.

(рис.1)

1-В котлах с естеств. циркуляц. пароводяная смесь в подъемных трубах экранов перемещается в результате движущегося напора естеств. циркуляции. Скорость воды на вх. в парообразующие трубы после растопки котла быстро ↑ и достигает max значения ≈15 м/с. По мере дальнейшего роста нагрузки скорость несколько ↓ из-за ↑ парообразования при большом уд.V-ме пара приводит к ↑ сопротивления труб. 2-В котлах принудительной циркуляции движение воды и пароводяной смеси в экранных трубах осущ. за счет энергии циркуляц-го насоса, поэтому независимо от нагрузки котла скорость раб.среды почти постоянна и для надежного охлаждения металла труб устанавливается на более высоком уровне-2м/с. 3- В прямоточных паровых котлах скорость движения раб.среды пропорциональна нагрузке. Однако при малой нагрузке скорость м. оказаться недостаточной, что м. привести к повреждению труб из-за их перегрева. В связи с эти min-ю нагрузку прямоточного котла ограничивают примерно 30 % номинальной паропроизводительности.